Influence of Abiotic and Biotic Stresses on Properties of...

Česká zemědělská univerzita v PrazeFakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Ústav ekológie lesa Slovenskej akadémie viedSlovenská spoločnosť pre poľnohospodárske, lesnícke, potravinárske a veterinárske vedy pri SAV v Bratislave

Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin

2019(Sborník recenzovaných vědeckých prací)

Influence of Abiotic and Biotic Stresses on Properties of Plants

2019 (Proceedings of scientific articles)

Česká zemědělská univerzita v Praze Ústav ekológie lesa Slovenskej akadémie vied

Slovenská spoločnosť pre poľnohospodárske, lesnícke, potravinárske a veterinárske vedy pri SAV v Bratislave

Pořadatelé: Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů ČZU v Praze

Ústav ekológie lesa Slovenskej akadémie vied

Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin

2019 (Sborník recenzovaných vědeckých prací)

Tato publikace neprošla jazykovou úpravou

Czech University of Life Science Prague Institute of Forest Ecology SAS

Slovak Society for the agricultural, forestry, food and veterinary science in SAV in Bratislava

Organizers: Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Institute of Forest Ecology SAS

Influence of Abiotic and Biotic Stresses on Properties of Plants

2019(Proceedings of scientific articles)

This publication has not undergone language editing

Redakčně zpracovala: ©Ing.VěraKožnarová,CSc.

Jazyková korektura: Textypříspěvkůneprošlyjazykovouúpravou Foto: Obora Hukvaldy;autor:Ing. Ľubomír Kovalčík

Odborný garant konference:FrantišekHnilička(ČZUvPraze)MargitaKuklová(ÚELSAV)

Odborný recenzent:doc.RNDr.JanNovák,DrSc.Mgr.JanaŠlégrová

Organizační výbor konference:doc.Ing.FrantišekHnilička,Ph.D.(ČZUvPraze)Ing.HelenaHniličková,Ph.D.(ČZUvPraze)Ing.JánKukla,CSc.(ÚELSAV)Ing.MargitaKuklová,CSc.(ÚELSAV)

©ČeskázemědělskáuniverzitavPraze,2019ISBN:978-80-213-2949-2

©ÚstavekológielesaSlovenskejakadémievied,2019ISBN:978-80-89408-35-1

ObsahÚvodníslovo

Barboričová,M.,Brestič,M.,Živčák,M.,Gašparovič,K.,Sytar,O., Kovár,M.

Plasticitafotosyntetickýchreakciírastlínčakankynarôznukvalitusvetla

1

Bláhová,T.,Vítám-vás,P.,Kosová,K.,Prášil,T.I.,Renaut,J.

Kvantitativníproteomickáanalýzarůznětolerantníchpšenicvystavenýchsuchu

5

Boleček,P.,Pirše-lová,B., Lengyelová,L.

Hodnotenierasturepycukrovej(Beta vulgaris cv.Tatry)vpôdachkontaminovanýchiónmikadmia

8

Candráková,E. Využitiestimulačnýchlátokpripestovaníjačmeňasiatehojarného

11

Čížková,H.,Nešpor,M. Růstovéamorfologickécharakteristikykořenovésoustavyřepkyvevztahuksuchovzdornosti

15

Čunderlík,J.,Kizeková,M. Akumuláciakoreňovejbiomasyvtrávnomporaste 19Fargašová,A.,Molnárová,M., Ružičková,J.,Lehotská,B.

Akumuláciaťažkýchkovovvpálkeširolistej(Typha latifolia),ostricipobrežnej(Carex riparia),trstiobyčajnej(Phragmites australis)abahničkemočiarnej(Eleocharis palustris)zlokalítpřivodnýchnádržiachvMalýchKarpatoch

22

Fazekaš,J.,Fazekašová,D. EnvironmetálnypotenciálpôdvimisnompoliháldaodkalísknaúzemíStrednéhoSpiša(Slovensko)

25

Fiala,P.,Reininger,D.,Svoboda,T. TesttoxicitytěžkýchkovůnasazenicesmrkusezaměřenímnaoblastJablůnkovskéhoprůsmyku

28

Golian,M.,Chmelár,D.,Paulen,O.,Trochcová,M.

MožnostikultiváciehubyPleurotus ostreatus nasubstrátesprímesoukompostuzelektronickýchkompostérov

32

Hájková,L.,Kožnarová,V. Vlivteplotyprostředínatvorbukořenovéhosystému 36Hájková,M.,Kummerová,M.,Zezulka,Š.,Babula,P.,Svobodová,K., Šmeringai,J.

Růstovéabiochemickézměnykořenůhrachuakukuřicepodvlivemantropogenníhostresu

41

Hnilička,F.,Hniličková,H.,Kudrna,J.,Kraus,K.,Kukla,J.,Pivková,I.,Kuklová,M.

Vlivzasolenínarychlostvýměnyplynůjuvenilníchrostlinzčeledidýňovité

45

Chovanček,E.,Živčák,M.,Brestič,M.,Gašparovič,K.,Ferencová,J., Demová,I.,Botyanszká,L., Kovár,M.,Hauptvogel,P.

Vplyvvysokejteplotynafotosynteticképrejavyrôznychodrôdpšenice

49

Ihradská,V.,Perniš,M.,Salaj,T.,Klubicová,K.

PrípravasuspenznýchkultúrembryogénnychlíniíPinus nigra Arn.

53

Ježík,M.,Blaženec,M.,Jamnická,G.,Střelcová,K.,FleischerJr.,P., Ditmarová,Ľ.

Odozvasezónnejdynamikyprírastkuobvodovkmeňovbukaasmrekanavariabilitupočasiavovysokohorskomprírodnomlesepočasrokov2017–2018nazákladeproxydátextrahova-nýchzdendrometrov

57

Klimenko,O.Perniš,M.Danchenko,M.,Škultéty,Ľ.,Shevchenko,G., Klubicová,K.

VplyvkadmianarôzneekotypyklíčnychrastlínArabidopsis thaliana

61

Klimešová,J.,Středová,H.,Stehnová,E.,Středa,T.

Aktuálnípoznatkyzvýzkumukořenovéhosystémupolníchplodin

65

Kosová,K.,Chrpová,JŠantrůček,J.,Vítámvás,P.,Hynek,R.,Prášil,I.T.

VlivinokulaceFusariumculmorumaaplikacemykotoxinudeoxynivalenolunavyvíjejícíseklasypšeniceodrůdySumai3aSwKadriljskontrastníodolnostívůčiklasovýmfusariosám

69

Krivosudská,E. Vplyvpostupnejdehydratácienaobsahasimilačnýchpigmen-tovvrastlináchsójesaplikáciouinokulantov

73

Kučerová,D.,Labancová,E.,Vivodová,Z.,Lišková,D., Kollárová,K.

Vzťahmedzirastom,koncentrácioufotosyntetických pigmentovaminerálnychprvkovvbunkáchkalusutopoľavprítomnostiantimónuakremíka

77

Kudrna,J.Hnilička,F.,Kubeš,J.,Hniličková,H.,Kraus,K.

Vlivrozdílnékoncentraceparacetamolubavodnírežimjuvenilníchrostlinsalátu

81

Kuklová,M.,Pivková,I.,Hnilička,F.,Hniličková,H.,Kukla,J.

ObsaharzénuvpôdacharastlináchovplyvnenýchemisiamizrychlostnejcestyR4Košice-Milhosť

85

Labancová,E.,Vojteková,K.,Kuče-rová,D.,Vivodová,Z.,Lišková,D.,Kollárová,K.

Vplyvgalaktoglukomanánovýcholigosacharidovnadistribú-ciuaakumuláciuoxidudusnatéhoaperoxiduvodíkavkore-ňochrastlínvystavenýchkadmiu

88

Lang,J.,Nedělník,J Vlivsloženífermentátůnaklíčivostpšeniceseté 92Langhansová,L, Stuchlíková–Raisová,L., Nováková,A.,Moťková,K.,Podlipná,R.,Skálová,L.

Veterinárníanthelminikavrostlinách 96

Lošák,M.,Raab,S.,Vymyslický,T.,Frydrych,J.,Ševčíková,M., Chovančíková,E.

VlivobalovánísementechnologiíWASPnapočátečnívývojjílkuvytrvalého(Lolium perenneL.)

101

Martincová,J.,Ondrášek,Ľ.,Čunderlík,J.,Jančová,Ľ.

Emisieamoniakunakošarovanýchtrávnýchporastochvovzťahukminerálnymformámvpôde

104

Martincová,J.,Vargová,V., Kováčiková,Z.,Jančová,Ľ., Čunderlík,J.,Pollák,Š.

CharakteristikaagrochemickýchvlastnostípôdyhorskýchlúkStrednéhoSlovenska

108

Mészáros,P.,Roszival,M., Imlingová,N.

VplyvkadmianaaktivituB-1,3-glukanázvkoreňochsóje 112

Molnárová,M.,Ružičková,J., Lehotská,B.,Fargašová,A.

Ťažkékovyvbalotečiernej(Ballota nigra),múrovníkulekárskom(Parietaria officinalis)ačiernohlávkuobyčajnom(Prunella vulgaris)nalokalitáchbývalýchbanívMalýchKarpatoch

116

Pauková,Ž. CharakteristikyprieduchovlistovrôznychodrôdVitis vinifera pestovanýchnajuhozápadnomSlovensku

120

Piršelová,B.,Lengyelová,L., Galuščáková,Ľ.

Hodnoteniehormetickéhoúčinkuarzénunarastaobsahfoto-syntetickýchpigmentovkukuricesiatej (Zea mays cv.MvNK333)

124

Podlipná,R.,Maršík,P. Příjemametabolismusmetazachloruinvitroregenerantytopolučerného

128

Polláková,N.Šimanský,V.,Chlpík,J.,Kolenčík,M.

CharakteristikafyzikálnychvlastnostípôdpodvybranýmicudzokrajnýmidrevinamivArboréteMlyňany,Slovensko

131

Ražná,K.,Vargaová,A.,Kyseľ,M.,Žiarovská,J.,Štefúnová,V.

Aplikáciastres-senzitívnychmarkérovmikroRNApreselekciupšeniceletnej(Triticum aestivumL.)nasuchovzdornosť

136

Salaj,T.,Panis,B.,Swennen,R., Ihradská,V.,Klubicová,K.,Salaj,J.

PrelimonaryresultsoncryopreservationofAbies albaMill.embryogenetictissue

140

Svoboda,P.,Haberle,J. Růstkořenůozimépšenicevodlišnýchdlouhodobých režimechhnojení

144

Šerá,B. Parametrypočátečníhorůstusemensezvláštnímzřetelemkpodzemnímorganům

147

Šiman,E. Vlivstínunadenníprůběhteplotylistů 152

Štefančík,I. Vplyvabiotických,biotickýchaantropogénnychfaktorovnalesnéporastyaichhodnotovúprodukciu

155

Takáčová,A.,Ružičková,J., Lehotská,B.,Semerád,M.,Danč,L.

Pistiastratiotesjakodôkazznečisteniavodnýchplôch 160

Tomaškin,J.,Tomaškinová,J. Koncentráciapotenciálnětoxickýchprvkovvtrávnych ekosystemochstrednéhoSlovenska

164

Tóthová,S.,Pavlen-da,P.,Sitková,Z.,Krupová,D.

DlhodobéhodnotenievplyvuabiotickýchfaktorovnalesnéekosystémySlovenska

168

Vozár,Ľ.,Kovár,P.,Hric,P. ReakciakoreňovéhosystémuBromus marginatusNeesexSteud.aPhleum pretenseL.navodnýstres

172

Zemanová,V.,Pavlíková,D., Pavlík,M.,Česká,J.,Zámečníková,H.

SloženíaminokyselinvkořenechPteriscreaticapřistresuarsenem

175

Úvodní slovo

Roksrokemseopětsešelapřednámijeopětdvoudennísetkání,běhemněhožbudemeřešitsnadjenomstresyurostlinanikolivujednotlivýchúčastníků.DíkyVámvšemsejižpodevatenáctéscházímevprostoráchČZUvPraze.Vášzájemotutokonferencisvědčíotom,žesestálejednáovelmiaktuálníproblematiku,kte-rázasahujetéměřdovšechbiologickýchvědníchdisciplín.Ipřestoželetošnímnosnýmtématemjeponěkudopomíjenýkořenovýsystém,jevrámcipřednášekaposterůpozornostzaměřenynarostlinujakocelekaneníopomenutaaniotázkagenetických,biochemickýchzákladůstresovéfyziologie.Vrámciletošníhoročníkuzaznímnohopřednášekaplakátovýchsdělení,kterézahrnujínejenomjižklasickéstresory,kterýmibezesporujevodnídeficit,rizikovélátkyvprostředí,aletakébiotickéfaktory,jakýmijevý-skytpatogenníchorganismů,aletakéantropogennípůsobení.Velmioceňujemetaképrezentacipříspěvků,kte-rézahrnujípopisnovýchmetodickýchpostupůčijejichsrovnánísjiž„klasickými“metodami.Nezastupitel-nourolivrámcikonferencejetakéekologickýpohlednastresovouproblematiku,zahrnujícíotázkuinvazníchdruhůrostlinčiživočichůvpodmínkáchStředníEvropy,změnubiodiverzituastudiumvztahupřizpůsobivostiorganismůkezměnámklimatuvrámcinašehozeměpisnéhoumístnění.Změnabiodiverzitynezasahujepouzedopřirozenýchekosystémů,aletakédoumělevytvořenýchagro-les-nickýchekosystémů,kdysedopopředízájmudostáváproblematikavýběruvhodnýchgenotypůpolníchplo-din, lesních aovocnýchdřevin, kterébyvykazovalymožnouodolnost vůči nepříznivýmvlivůmvnějšíhoprostředí,tedypředevšímnedostatku/nadbytkuvodyateploty.Tytozměnyvedoutakéktomu,žeseobjevujínanašichpolíchčizahradáchnetradičníplodinyneboplodinyajejichodrůdy,kterésezdejižvminulostipěstovaly,alebylypostupněvytlačenyplodinamivícevýnosnými,ježčastohůřesnášejínepříznivépůsobeníenvironmentálníchfaktorů.Jakjsmejižněkolikletuváděli,snažímeseneustálevzhlednašehosborníkuajehokvalituzvyšovat.Jistějstezaznamenali,ževletošnímrocejesborníkgrafickyzcelaodlišnýodpředchozíchsborníků,Zatuto,doufáme,žepříjemnouzměnuchcemepoděkovatIng.VěřeKožnarové,CSc.,kterásenelehkéúlohyeditorkysborníkuujala.Bylibychomrádi,zapřípadnépřipomínkyapoznámkytýkajícísedesignusborníku.Aťivletošnímroceneníkonferencestresující,aleplnápřátelskýchsetkáníavýměnyzkušeností.

Organizačnívýborkonference

Vliv abiotických a biotických faktorů na vlastnosti rostllin

Plasticita fotosyntetických reakcií rastlín čakanky na rôznu kvalitu svetla

Plasticity of the photosynthetic reactions of chicory plants for different light quality

Summary

Lightqualityisconsideredoneofthemostimportantenvironmentalfactorsforplantphotomorphogenesis,butalsoforphotosynthesisandplantgrowth.Chico-ry (Cichorium intybusL.)isoneofthemostsensiti-vespeciesofCompositae family.Leavesandheadsof chicoryhavebeenusedas avegetable and rootsareused tomake chicory coffee,which is themostused coffee substitute for similar characteristics totheoriginalArabicacoffee.Photosyntheticpigments,chlorophyll fluorescence parameters, plant growthand photoreceptor gene expression were evaluatedtoinvestigatetheeffectsoflightquality.Theaimofthisworkwas to evaluate the influence of differentlight quality (white, red, blue, orange and green li-ght)ontheongoingplantphysiologicalprocessesandphotosynthesis.Ourresultsconfirmthatnon-invasivemethodscanbeused tophenotype theeffectofva-ryinglightintensityandquality.

Key words: light quality; chicory; fluorescence para-meters; non-destructive methods

Súhrn

Kvalitasvetlajepovažovanázajedenznajdôležitej-šíchfaktorovvofotomorfogenéze,aleajvofotosyn-tézearasterastlín.Čakanka(Cichorium intybus L.)jenasvetlocitlivýdruhajednýmzmnohýchdruhovčeľadeCompositae.Listyahlávkyčakankysapou-žívajú, ako zelenina akoreň sapoužívanavýrobukávyzčakanky,ktorájenajpoužívanejšounáhradoukávy kvôli podobnýmvlastnostiam s pôvodnou ká-vouArabica. Pri skúmaní účinkov kvality svetla sahodnotilifotosynteticképigmenty,fluorescenčnépa-rametrechlorofylu,rastrastlínaexpresiagénovfoto-receptorov.Cieľomtejtoprácebolozhodnotiťvplyvrôznejkvalitysvetla(bieleho,červeného,modrého,oranžovéhoazelenéhosvetla)naprebiehajúcefyzio-logické procesy rastlín a fotosyntézu.Využitím ne-deštrukčnýchmetódsmemeralifotosyntetickéreak-cierastlín.Naševýsledkypotvrdzujú,ženeinvazívnemetódymôžubyť použité na fenotypovanie vplyvurôznejintenzityakvalitysvetla.Kľúčové slová: kvalita svetla; čakanka;fluorescenčné parametre; nedeštrukčné metódy

Mária Barboričová, Marián Brestič, Marek Živčák, Kristína Gašparovič,Oksana Sytar, Marek Kovár

Slovenská poľnohospodárska univerzita, FAPZ, Katedra fyziológie rastlín, Trieda A. Hlinku 2, 949 76 Nitra, Slovenská republika, [email protected]

Úvod

Svetlojeprimárnymzdrojomenergievofotomorfogenéze,fotosyntézearasterastlín.Nielenmnožstvoener-gie,aleajkvalitasvetlavýznamneovplyvňujúrastovéprocesy,štruktúrufotosyntetickéhoaparátu,atýmajprodukciuakvalitu rastlín.Svetlomsa spúšťa taktiež široká škála signálova informáciípremorfogenézuamnohéďalšiefyziologicképrocesy,atedarôznecharakteristikysvetla,akojespektrálnezloženie(vlnovédĺžky), intenzita, trvanieasmer,môžuovplyvniť rastavývoj rastlín.Proces fotosyntézy je tiežcitlivýnavšetkyaspektyprostredia.Kvalitasvetlajepovažovanázajedenznajdôležitejšíchfaktorovajekritickýmfaktoromregulujúcimfotosyntetickúkapacitu,ktorápriamoovplyvňujekonečnúprodukciurastlín.Odpovedenarôznukvalitusvetlasúvšakčastodruhovošpecifické/1,2,3/.Červenésvetlosazvyčajnepovažujezazá-kladnéprereguláciurasturastlínafotosyntézy.Modrésvetlomápozitívnyvplyvnamorfológiurastlínaktivá-cioukryptochromovéhosystémuatiežzodpovedáajzaabsorpčnévlastnostichlorofylovakarotenoidov.Sieťviacerých fotoreceptorov,vrátane fytochrómov (Phys) akryptochrómov (CRY), regulujeodlišné fotomor-fogenetickéreakcierastlínnakvalitusvetla/4,5,6/.Samotnýfotosyntetickýaparátjeadaptovanýnarôzneprostredieašpecifickyreagujenasveteľnépodmienky.Zmyslomtejtoprácejepoukázaťnazásadnérozdielyvovlastnostiachfotosyntetickéhoaparátu,vytvorenéhozaroznychpodmienok.Poznatkyovplyvesvetlanarastlinysúvyužiteľnévpestovateľskýchtechnológiách,pripestovaníalebodosvetľovanírastlín.

1

Praha 3. až 5. září 2019

Materiál a metódy

Akomodelovárastlinabolapoužitáčakanka(Cichorium intybusL.)spredpokladanouvysokoutolerancioukzatieneniu.SemenárastlinyCichoriumbolizasiatedoplastovýchkvetináčovaklíčilizaštandardnýchlabo-ratórnychpodmienok(asi21°C,12hodinováfotoperióda,bielesvetlo,40μmol.m-2s-1).Poklíčeníbolirastlinyčakankydopestovanévrastovejkomore,klimabox(model4MC1750,SnijdersScientific,Tilburg,Holand-sko)apestovalisaprifotoperióde14/10hodín(deň/noc),teplote21/18°C,60°C.Počasprvéhoobdobia(pre-došetrenia)sarastlinyrozdelilidopiatichskupín,ktorébolikultivovanézarôznychsvetelnýchpodmienok.Kontrolasakultivovalaprivysokejintenzitesvetlavrastovejkomore(bielesvetlo,320μmol.m-2s-1).Variantsnízkouintenzitousvetlasakultivovalvanalogickýchpodmienkachvhomogénnerozptýlenomsvetle,po-skytovanomnižšímpočtomskúmaviek(bielesvetlo,40μmol.m-2s-1).Ďalšie triskupinyrastlínboliokremtohovystavenépôsobeniufarebnéhosvetelnéhoprostredia,ktorébolodosiahnutétienenímzplnéhobielehosvetla poskytnutého žiarivkami s použitím rôznych farebnýchfiltrov (červená, oranžová - 40μmol.m-2s-1;modrá-25μmol.m-2s-1).Všetkyvariantysapestovalivrovnakejrastovejkomoresrovnakoufotoperiódou(14/10hdeň/noc),teplotou(21°C/18°Cdeň/noc),vlhkosťouvzduchu(~60%)akoncentráciouCO2voko-litomprostredí.Miešanievzduchupostačovalonato,abysateplotaavlhkosťudržalihomogénnerozdelenévrastovejkomore.Počastohtoobdobiasauskutočnilineinvazívnemeraniaavtridsiatomdnisauskutočnilprvý odber vzoriek s použitím6 rastlín z každého ošetrenia. Jedna nádoba (rastlina) predstavovala jednureplikáciu.Včaseodberuvzoriekbolirastlinyplnevyvinuté,obsahujúce5–6listov.Vdruhomstupni(plneexpandované,pravélisty)sarastlinytransplantovalido0,51kvetináčovaudržiavalisazarovnakýchpodmi-enok,podobu7dnínaregeneráciu.Rastlinysaprenieslidojednejzpiatichexperimentálnychpodmienokprostredia,ktoréslúžilonarozlíšenieúčinkovsvetla,ktorésalíšilofarebnýmiodtieňmi.Rastlinysapestovali30dnívpiatichrôznychsvetelnýchpodmienkach:vysokáintenzitasvetla,nízkaintenzitasvetla,oranžovésvetlo,červenésvetloamodrésvetlo.Vkaždomsvetlomstavesmekultivovali16nádob(rastlín).

2

Graf 1: a - analýza RGB zobrazovania rastlín čakanky pestovaných pri odlišnej kvalite svetla. Celková plocha výhonku rastliny čakanky (cm2)Stĺpec predstavuje priemer ± SD (n = 3). LSD post-hoc test (α = 0,05); b - minimálna intenzita fluorescencie (Fo); c - maximálna intenzita fluorescencie (Fm); d - maximálna fotochemická účinnosť PSII v tme.

c

a b

d

Vliv abiotických a biotických faktorů na vlastnosti rostllin3

Graf 2: a - analýza fluorescenčného zobrazovania rastlín čakanky pestovaných pri odlišnej kvalite svet-la. Nefotochemické uhasínanie v rovnovážnom stave (NPQ); b - koeficient fotochemického kalenia v rov-novážnom stave (qP); c - namerané hodnoty celkovej výkonnosti fotosystému II (PI (tot)) rastlín čakanky pestovaných pri rôznej kvalite svetla. Hodnoty boli merané prenosným fluorometrom Handy Pea.

Meranie fluorescenčných parametrovPremeranieparametrovfluorescenciechlorofylua(Fo,Fm,Fv/Fm,PI,NPQ,Rfd),bolapoužitárýchlakine-tikafluerescenciechlorofylu(HandyPea,HansatechInstruments,Norfolk,England)aanalýzatzv.0JIPtestu/7/.Následnébolipoužitéajďalšieoptickézobrazovaciemetódy,ako:fluorescenčnézobrazovaniaaRGBzobrazovanie.RGB(Red-Green-Blue)zobrazovaniejezaloženénaskenovaníalebosnímaníviacrozmernýmzobrazovaním, analýze a vyhodnocovaní obrazov celých rastlín. Počítačovým spracovanímRGB imagingparametrovdostanemeobraz,napr.o listovejploche,kompaknosti, listovompriemere,kruhovosti, indexupriemernejlistovejšírky,uhlylistovainé/8,9/.

Výsledky a diskusia

Nameranéhodnotysledovanýchfyziologickýchparametrovčakanky,ktorébolivystavenémonochromatické-musvetlurôznejkvality,súuvedenévgrafoch1a2.Zuvedenýchgrafovvyplýva,žekvalitasvetlavýrazneovplyvňujefotochemickéreakcievdôsledkuzatiene-nia rôznou intenzitousvetla.Oranžovéazelenésvetlovyvolalovýznamnústimuláciupredĺženiavýhonkučakanky.Efektívnosťvyužitia PSIIjepovažovanázajedenznajfrekventovanejšíchparametrov,ktoréod-haľujúfyziologickýstavrastlín.Nazákladetohomôžemekonštatovať,žebielesvetlojenajúčinnejšiepresyntézuchlorofylua.AvšakNPQjepovažovanézajedenznajvhodnejšíchindikátorovnavizualizáciudisipá-cietermickejenergiesvetla/10/.

Záver

Táto štúdiamôžepomôcťnielenodhaliťmechanizmyodozvy fotosyntézy rastlín na kvalitu svetla, ale ajposkytnúť teoretický základ na zlepšenie pestovania plodín. Základný molekulárny mechanizmus zmienštruktúrnychafunkčnýchvlastnostízostávaneznámy,aleukazujesapotrebaďalšíchexperimentovvume-lýchkultivačnýchpriestoroch,akoajvpoľnýchpodmienkach,kdesavyužívapridanievhodnýchplastickýchfilmovaleboLEDdiódysošpecifickýmispektrálnymicharakteristikami.

a b

c


Literatúra/1/Ilić,Z.S.,Fallik,E.Lightqualitymanipulationimprovesvegetablequalityatharvestandpostharvest:areview.

Environ.Exp.Bot.,139,2017:79-90./2/Macedo,A.F.,Leal-Costa,M.V.,Tavares,E.S.,Luiz,C.,Lage,S.,Esquibel,M.A.Theeffectoflightquality

onleafproductionanddevelopmentofin vitro-culturedplantsofAlternanthera brasilianaKuntze.Environ.Exp.Bot.,70,2011:43-50.

/3/Li,N.,Yang,Y.,Ye,J.,Lu,J.,Zheng,X.,Liang,Y.Effectsofsunlightongeneexpressionandchemicalcompo-sitionoflight-sensitivealbinoteaplant.PlantGrowthRegul.,78,2016:253-262

/4/Olle,M.,Viršilė,A.Theeffectsoflight-emittingdiodelightingongreenhouseplantgrowthandquality.Agri.FoodSci.,22,2013:223-234.

/5/Ouyang,X.,Li,J.,Li,G.,Li,B.etal.Genome-widebindingsiteanalysisofFAR-REDELONGATEDHYPO-COTYL3revealsitsnovelfunctioninArabidopsisdevelopment.PlantCell.,23,2011:2514-2535.

/6/Tang,W.J.,Wang,W.,Chen,D.,Ji,Q.,Jing,Y.,Wang,H.,Lin,R.Transposase-derivedproteinsFHY3/FAR1interactwithphytochrome-interactingfactor1toregulatechlorophyllbiosynthesisbymodulatingHEMB1duringdee-tiolationinArabidopsis.PlantCell,24,2012:1984-2000.

/7/Strasser,R.J.,Srivastava,A.,Tsimilli-Michael,M.Thefluorescencetransientasatooltocharacterizeandscreenphotosyntheticsamples.InProbingPhotosynthesis:Mechanisms,RegulationandAdaptation.London,TaylorandFran-cis,2000:194.ISSN9780748408214.

/8/Nedbal,L.,Whitmarsh,J.Chlorophyllfluorescenceimagingofleavesandfruits.In:ChlorophyllaFluorescence,19,2004:389-407.ISSN1572-023.

/9/Golzarian,M.R.,Frick,R.A.,Rajendran,K.,Berger,B.,Roy,S.,Tester,M.,Lun,D.Accurateinferenceofshootbiomassfromhigh-throughputimagesofcerealplants.InPlantmethods.7(1),2011:1.ISSN1746-4811.

/10/Kumar,K.S.,Dahms,H.U.,Lee,J.S.,Kim,H.C.,Lee,W.C.,Shinl,K.H.Algalphotosyntheticresponsestotoxicmetalsandherbicidesassessedbychlorophyllafluorescence.Ecotoxicol.Environ.SAF.,104,2014:51-71.

Poďakovanie

PrácavzniklazafinančnejpodporyprojektovVEGA-1-0831-17aAPVV-15-0721.

4


Kvantitativní proteomická analýza různě tolerantních pšenic vystavených suchu

Quantitave proteomic analysis of differently tolerant wheat varieties under drought conditions

Summary

Abiotic stress, especially drought, is one of themostcropinfluencingfactorsintheworld.Fordee-per clarification ofmechanism of plant response todrought, quantitative analysis of wheat proteomeunder drought conditionwas performed. Particular-ly,comparativeanalysisoftwowheatvarietieswithdifferent tolerance (sensitive Tobak, tolerant Balet-ka)was focused on observation of changes in totalproteome of crowns and leaves. Using two-dimen-sional differential gel electrophoresis (2D-DIGE)approach followed by identification of protein spo-ts revealing qualitative and quantitative differencesbetweenstressedandcontrolplant,oronlybetweenvarieties,wasverifiedthatthewheattoleranceispo-sitively influenced not only by increased or fasterbiosynthesis of protective proteins (like dehydrins),butmainlybycomplex regulationof increasedbio-synthesis of specific proteins of plant metabolism.Key words: 2D-DIGE; comparative proteome analy-sis; wheat; drought; protective proteins

Souhrn

Abiotickýstres,zejménasuchojejedenznejvýznam-nějšíchfaktorůovlivňujícíchvýnosakvalituobilovin.Prodůkladnépochopenímechanismu reakce rostlinnasuchobylaprovedenakvantitativnístudieproteo-mupšenicepovystavenísuchu,konkrétněkompara-tivníanalýzadvourůzně tolerantníchodrůdpšeniceozimé (senzitivní Tobak, tolerantní Baletka), kterábylazaměřenanatotálníproteomodnožovacíchuzlůalistů.Pomocídvourozměrnédiferenčnígelovéelek-troforézy (2D-DIGE) a následné identifikaci protei-novýchspotůvykazujícíchkvalitativníakvantitativnírozdílymezistresovanýmiakontrolnímirostlinami,čistresovanýmiodrůdaminavzájem,bylodokázáno,žetolerancipšenicepozitivněovlivňujenejenzvýše-ná,popř.rychlejšísyntézaochrannýchproteinů(např.dehydrinů), ale zejména celková regulace rostlinnéodpovědipomocízvýšenésyntézyspecifickýchpro-teinůrostlinnéhometabolismu.Klíčová slova: 2D-DIGE; komparativní analýza pro-teomu; pšenice; sucho; ochranné proteiny

Tereza Bláhová1,2, Pavel Vítámvás1, Klára Kosová1,Tom Ilja Prášil1, Jenny Renaut3

1 Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Laboratoř biologie stresu a biotechnologie ve šlech-tění, Drnovská 507, 161 06 Praha 6 – Ruzyně, Česká republika; [email protected] Vysoká škola chemicko-technologická, Laboratoř aplikované proteomiky, Ústav biochemie a mikrobiologie, Technická 3, 166 28 Praha 6 – Dejvice, Česká Republika3 Enviromental Research and Technology Platform, Luxembourg Institute of Science and Technology, 5, Avenue des Hauts-Fourneaux, L-4362 Esch-sur-Alzette, Luxembourg

Úvod

VČeskérepublicejesuchostáleaktuálnějšímproblémem,přičemždetailnímechanismustolerancerostlinksuchunenízatímznám.Podobnějakoustresuchlademčivysokousalinitou,izdejehlavnímstresemstresdehydratace.Lzetedyočekávatzměnynejenvmetabolismuosmoprotektantů,heatshockproteinůčiantioxi-dantů,aleisuchemindukovanéspecificképroteiny/1/.LateEmbryogenesisAbundantproteiny(LEA)tvořínejvětšískupinuochrannýchproteinů,kteréjsouindukoványdehydratací,přičemžjejichfunkcenenízatímplněvysvětlena.LEAproteinyjsoubohatěhydratovány,předpokládásetedy,ževytvářívbuňceochrannévodníprostředí,působíjakochaperonyamohoumítvlivinastabilizacimembrán/2,3/.Většinadosudpub-likovanýchkomparativníchanalýzjesoustředěnabuďpouzenalisty/4,5/,popř.nenístudovántotálníprote-om,alepouzepárvybranýchproteinůpomocíimunoblotu/6/nebobylynalezenyzměnypouzevproteinechsouvisejícíchsnespecifickouobranouprotiabiotickémustresu/7,8/.Tatostudiemáprotozacílporovnatzměnytotálníhoproteomutolerantníasenzitivníodrůdypšenice(odrůdaBaletka,resp.Tobak)povystavenísuchuapřinésttakdetailnějšínáhlednaproblematikutolerancerostlinksuchuprávěsledovánímdynamikytotálníhoproteomuvprůběhusuchausenzitivnía tolerantníodrůdypšenicevedvouorgánech-v listechavodnožovacíchuzlech.

5


Materiál a metody

Rostliny pšenice ozimé (Triticum aestivum) odrůdBaletka a Tobak byly pěstovány v klimaboxu při19°Ca70%půdnívodníkapacity(PVK).Odfázeplněvyvinutéhodruhéholistustresovanérostlinyvy-sychaly7dnína30%PVK(odběr1),kdebylyudr-žovány10dnů(odběr2)snáslednourehydratacína70%PVK(odběr3–12hodinpozalití)podalší3dny(odběr4).Kontrolnírostlinybylyudržoványna70%PVKpoceloudobuexperimentu.Vzorky pro analýzu totálního proteomubyly extra-hoványpomocísměsikyselinatrichloroctová/aceton/fenol/9/apronásledujícíanalýzybylapoužita2bio-

6

Graf 1: Počet signifikantně změněných proteinů při suchých podmínkách

Graf 2: Dynamika vybraných proteinů v průběhu sucha (B: Baletka; T:Tobak; 1-4: číslo odběru stresovaných rostlin)

logickáa2technickáopakování.ExtraktybylyobarvenyfluorescentnímibarvivyCyDyepodlepokynůvý-robce(GEHealthcare)aisoelektrickáfokusace(IEF)bylaprovedenazapoužitíIPGstripů(24cm,pI=3–10,GEHealthcare)smax.napětím10000V,75000Vh;následovánaSDS-PAGE(2DHPETMLargeGelNF12,5%,SERVA).VýslednégelybylyanalyzoványvsoftwaruSamespot(TotalLabLtd)avybranéproteinovéspotybylyiden-tifikovány pomocí hmotnostní spektrometrie MALDI TOF (SciexTOF/TOFTM 5800, SCIEX) a serveruMASCOT(NCBI-TriticeaeneboJGI-Triticum aestivumdatabáze)anazákladěhomologníchsekvencípomo-cíprogramuBLAST.

Výsledky a diskuse

Pomocí2D-DIGEbylonalezenouodnožovacíchuzlů29,ulistů23proteinovýchspotů,kterébylysignifi-kantnězměněny(p<0,01)meziodrůdamivprůběhusuchasvícenež2,5násobnouzměnouvkoncentraciproteinu(graf1).Připorovnánízměnproteinovéhospektrauzlůalistůlzepozorovat,žeuzlyvykazujícca2krátvícezměněnýchspotů.Ulistůjepatrnámenšídynamikakoncentraceproteinů,jeovšemotázka,dojakémíryjetoovlivněnokontaminacímnohaspotůproteinemRUBISCO,neboťtentonejabundantnějšíproteinsenepovedlospolehlivěodseparovatanipomocíIEFčiSDS-PAGE.ZaměřenímpouzenaprotektivníproteinyzeskupinyLEAbylyvuzlechbuďpřímonebozapoužitíhomolog-níhosekvenováníidentifikoványproteinyLEA3,(ALD18912.1),dvěisoformyproteinuLEA1(Q8GV49)

aLEA2protein,zvanýdehydrin(Q6IVU6). V listech byly nale-zenypouzedvěisoformyLEA1,které odpovídají stejným isofor-mám,ježbylynalezenyvuzlech(graf 2). Při pohledu na dyna-miku těchto proteinů v průběhusucha lze v uzlech u tolerant-ní odrůdy (Baletka) pozorovatrychlejší, resp. i zvýšenou syn-tézu LEA proteinů okamžitě pozačátkusucha,narozdílododrů-dyTobak(senzitivní),ježnetvořítytoproteinyvtakovémíře,popř.reaguje pomaleji. Opačný jevbyl pozorovánuLEA1protei-nůnalezenýchvlistech.Zatímcovuzlechbylnejvyššínárůstpro-tektivních proteinů pozorován


Literatura/1/Kosová,K.,Vítámvás,P.,Prášil,T.I.,Renaut,J.:Plantproteomechangesunderabioticstress-Contributionof

proteomicsstudiestoinderstandingplantstressresponse.JournalofProteomics,2011,74,13011322./2/Wise,M.J.,Tunnacliffe,A.:POPPthequestion:whatdoLEAproteinsdo?.TRENDSinPlantScience,2004,9,

13-17./3/Hara,M.,:Themultifunctionalityofdehydrins:Anoverview.PlantSignalingandBehavior,2010,5,503508./4/Cheng,L.,Wang,Y.,He,Q.,Li,H.,Zhang,X.,Zhanga,F.:Comparativeproteomicsillustratesthecomplexityof

droughtresistancemechanismsintwowheat(Triticum aestivumL.)cultivarsunderdehydrationandrehydration.BMCPlantBiology,2016,16:188.

/5/Wang,N.,Zhao,J.,Sun,H.,Zhang,G.,Wu,F.:ComparativeproteomicanalysisofdroughttoleranceinthetwocontrastingTibetanwildgenotypesandcultivatedgenotype.BMCGenomics,2015,16:432.

/6/Demirevska,K.,Simova-Stoilova,L.,Vassileva,V.,Vaseva,I.,Grigorova,B.,Feller,U.:Droughtinducedleafproteinalterationsinsenzitiveandtolerantwheatvarieties.Gen.Appl.PlantPhysiology,2008,34(1-2),79-102.

/7/Ford,K.L.,Cassin,A.&Bacic,A.:Qunatitativeproteomicanalysisofwheatcultivarswithdifferingdroughtstresstolerance.FrontiersinPlantScience,2011,2:44.

/8/Chmielewska,K.,Rodziewicz,P.,Swarcewicz,B.,Sawikowska,A.,Krajewski,P.,Marczak,L.,Ciesiolka,D.,Kuczynska,A.,Mikolajczak,K.,Ogrodowicz,P.,Krystkowiak,K.,Surma,M.,Adamski,T.,Bednarek,P.,Stobiecki,M.:Analysisoddrought-inducedproteomicandmetabolomicchangesinbarley(Hordeum vulgareL.)leavesandrootsunravels someaspectsofbiochemicalmechanisms involved indrought tolerance.Frontiers inPlantScience,2016,7:1108.

/9/Vítámvás,P.,Urban,M.O.,Škodáček,Z.,Kosová,K.,Pitelková,I.,Vítámvás,J.,Renaut,J.,Prášil,I.T.:Quanti-tativeanalysisofproteomeextractedfrombarleycrownsunderdifferentdroughtconditions.FrontiersinPlantScience,2015,6:479

Poděkování

TatoprácevzniklazafinančnípodporyMŠMT,projektč.16_02110008503-01,MZEč.RO08aQK1710302.

7uBaletky,vlistechsetytoproteinynacházelyažve2násobněvětšíkoncentraciuTobaku.Porehydratacina70%PVK(odběr3)bylavlistechBaletkypozorovánanezměněnáhladinaLEAproteinů,kdežtovuzlechobouodrůdalistechTobakudošlokpoklesujejichkoncentračníchhladin(graf2).Jetedymožné,žeBaletka,jakožtotolerantníodrůdapreferujeochranuuzlů,aiponárazovémzalitíudržujevlistechLEAproteinynapotřebnékoncentračníúrovni.

Závěr

Připřímémporovnánízměněnýchproteinůmezistresovanýmirostlinamibylyhlavnírozdílyzejménavrych-lostibiosyntézyLEAproteinůzapůsobenísucha,kdytolerantníodrůdaBaletkatytoproteinysyntetizovalarychlejiavevětšímíře.PřiporovnáníkoncentraceLEAproteinůvlistechauzlechuobouodrůdjepatrno,žeBaletkasoustředíprotektivníproteinyspíšedouzlů,apozalitínedocházívlistechkjejichdegradacinarozdílodTobaku,ukteréhohladinaLEAproteinůpozalitíklesávobouorgánech.Markantnějšírozdílymezistresovanýmiodrůdamibylyovšempozoroványuproteinůobecnéhometabolismu–nejvýraznějšízměnoubylajižodzačátkusuchazvýšenáhladinaαtubulinu(AAD10486.1)alow-tempera-ture-inducedproteinu(LTIprotein,XP_020162308.1)připočátkusucha,jejichžhladinabylauBaletkyoprotiTobakuaž10tinásobnězvýšená.TytozměnymohousignalizovatcelkovéuzpůsobenímetabolismuBaletkynasucho,ježzahrnujenapř.reorganizacibuněčnýchstruktur,přítomnostcitlivějšíchmarkerůsuchačijižvýšezmíněnouvětšíochranuuzlů,jakžtoregenerativníhoorgánu.Tobakoprotitomunemáorgánověspecifickoureakcinastres,adistribuujeprotektivníproteinypocelérostliněrovnoměrně.


Hodnotenie rastu repy cukrovej (Beta vulgaris. cv. Tatry) v pôdach kontaminovaných iónmi kadmia

Assesment of growth of sugar beet (Beta vulgaris cv. Tatry) in soils contaminated with cadmium

Summary

Inourexperimentsweevaluatedtheeffectofrelative-lylow(5mg/kgsoil)andhigh(50mg/kgsoil)dosesofcadmium(Cd)ongrowthandselectedphysiologi-calparametersofsugarbeet(Beta vulgaris,cv.Tatry).After 28 days of growth in contaminated soil, thelength and biomass (fresh weight and dry weight)oftheshootsweredecreasedby9.73%,11.70%and39.29%due to the lowerdoseofCd.Higherdoses,ontheotherhand,actedasstimulators.Therewasanincrease in shoot length (by 11.40%) and dry wei-ght (by 39.7%), also increased photosynthetic pig-ments content aswell as the number of stomata inboth sides of leaves.However, the drymatter con-tent also decreased due to the higher dose of Cd.Thesechangesarelikelytobeassociatedwithchan-ges in water management under given conditions.Key words: sugar beet; cadmium; growth; pigments; stomata

Súhrn

V rámci našich experimentov sme hodnotili vplyvrelatívne nízkej (5 mg/kg pôdy) a vysokej dávky(50mg/kgpôdy)kadmia(Cd)narastavybranéfy-ziologické parametre repy cukrovej (Beta vulgaris,cv.Tatry).Po28dňochrastuvkontaminovanejpôdedošlokpo-klesudĺžky(o9,73%)abiomasy(čerstváhmotnosťo11,70%,sušinao39,29%)výhonkovvplyvomniž-šejdávkyCd.Vyššiedávkynaopakpôsobilistimulač-ne,došloknárastudĺžkyvýhonkov(o11,40%)ačer-stvej hmotnosti (o 39,7%), taktiež došlo k nárastuobsahufotosyntetickýchpigmentovakoajpočtuprie-duchov na oboch stranách listu.Obsah sušiny všakklesolajvplyvomvyššejdávkyCd.Uvedenézmenybudúpravdepodobnespojenésozmenamihospodáre-niasvodouvdanýchpodmienkach.Kľúčové slová: cukrová repa;, kadmium, rast; pig-menty; prieduchy

Peter Boleček, Beáta Piršelová, Libuša Lengyelová

Univerzita Konštantína Filozofa v Nitre, FPV, Katedra botaniky a genetiky, Nábrežie mládeže 91, 949 01 Nitra, [email protected]

Úvod

Kadmium(Cd)jeneesenciálnyprvokprerastlinyajepovažovanýzajedenznajtoxickejšíchťažkýchkovovvprostredívďakajehovysokejmobilitevprostredíaschopnosťouvyvolávaťtoxicituužprinízkychkoncent-ráciáchvorganizmoch.Kzvyšovaniuobsahukadmiavpôdachprispievanajmäaplikáciafosforečnýchhnojív,rôzneodpadyvoformekompostovakalyzčistiarníodpadovýchvôd.Medzinajčastejšieuvádzané symptómy toxickéhopôsobeniakadmiapatrí hnednutiekoreňovýchvláskov,redukciapredlžovaciehorastu,poklesbiomasy,zvýšeniealebozníženietvorbylaterálnychkoreňov,zníženáklíčivosťsemien,zmenyvarchitektúrea štruktúrekoreňa.Vplyvkadmiananadzemnéorgány rastlinysaprejavujeskrúcanímlistov,chlorózami,zníženímvodnéhopotenciálu,inhibícioupríjmuaakumulácieesenci-álnychminerálnychlátok,poklesomrýchlostitranspirácieapoškodenímfotosyntetickéhoaparátu/1/.Hocimechanizmustoxicitykadmiajerovnakýuvšetkýchorganizmov,rôznerastlinnédruhyaodrodyvyka-zujúvysokúvariabilituvtoleranciiktomutokovu.Podľa/2/väčšinarastlíndobretolerujezvýšenéhodnotyCdvpôde(Solanaceae,Cruciferae).Citlivéplodinyreagujúnegatívnenakoncentráciukadmiavpôdepri4–13mg/kg(bôbovité,špenát,tabak),ktorájeajzhygienickéhohľadiskaprílišvysoká.Toleranciarepynaiónyťažkýchkovovjemálopreskúmaná.Vrámcinašejštúdiesmehodnotili toleranciurepycukrovejvočirelatívnenízkejavysokejdávkekadmiavpôde.

8

Materiál a metódy

Pokusbolkoncipovanýakonádobový.Douniverzélnehopôdnehosubstrátu(pH6,7;max.vlhkosť70%)bolizasiatesemenárepycukrovej(Beta vulgariscv.Tatry).Rastdanejodrodysmehodnotilipridvochdáv-kachCd2+:5a50mg/kgpôdy.Kontrolupredstavovalvariantbezaplikáciekadmia.KadmiumsmeaplikovaliformouroztokuCdCl2.2H2O.Rastlinybolipestovanévrastovejkomore(FITOTRON)prikontrolovanýchpodmienkach:22°C,denný-nočnýcyklus12h/12h,relatívnavlhkosťvzduchu60%.Po28dňochrastusmehodnotilirastovéavybranéfyziologicképarametre,stanovilismetoleranciudanejodrodynaiónykadmia.Pokusbolprekaždývariantopakovanýtrikrát.Stanovenie fotosyntetických pigmentovObsahchlorofylua(Chla),chlorofylub(Chlb)akarotenoidovsmestanoviliv80%acetónovomroztoku/3/anáslednestanovilipomerChla/Chlb.Stanovenie počtu prieduchovPočetprieduchovsmestanovilinavrchnej(adaxiálnej)aspodnej(abaxiálnej)stranelistovodtlačkovoumetó-dou.Štatistické spracovanie údajovÚdajepresledovanéparametrebolištatistickyspracovanépomocouprogramuMicrosoftExcel2010.Rozdie-lymedzisúbormidátsmestanoviliStudentovýmt-testomprihladinep<0,05.


Naše experimenty poukázali na inhibičný účinoknižšej dávky Cd, zaznamenali sme pokles dĺžky(o9,73%)abiomasy(FWo11,70%,DWo39,29%)výhonkov (tab. 1).Naopak, pri vyššej dávkeCd saprejavil stimulačný účinok, výhonky boli dlhšieo11,40%aFWbolavyššiao39,7%.Obsahsušinyvšakpoklesolo32,14%(tab.1).V prípade fotosyntetických parametrov sme zazna-menali štatisticky nevýznamný pokles pri nižšejdávkeCda zvýšenýobsahChla (o44,61%),Chlb(o47,4%)akarotenoidov(o36,36%)privyššejdáv-ke(tab.2).Zaznamenalismeivyššípočetprieduchovnaabaxi-álnejstranelistu(o16,68a49,56%)ajadaxiálnejst-ranelistu(o44,65%vplyvomvyššejdávky)(graf1).

9

Tab. 1: Vplyv kadmia na obsah fotosyntetických pig-mentov a pomer Chla/Chlb

dĺžkavýhonku

(cm)

FW(g)

DW (g)

K 15,42±2,07 3,00±0,35 0,28±0,03

Cd 513,92±1,45

*2,65±0,16 0,17±0,01

*

Cd 5017,18±2,38

*4,19±0,38

*0,19±0,03

*

Tab. 2: Vplyv kadmia na obsah fotosyntetických pig-mentov a pomer Chla/Chlb.

Chla (mg/g FW)

Chlb (mg/g FW)

Karo-tenoidy (mg/g FW)

Chla/Chlb

K 0,65±0,12 0,19±0,03 0,11±0,03 3,34±0,21

Cd 5 0,56±0,11 0,16±0,03 0,09±0,02 3,42±0,20

Cd 50 0,94±0,05*

0,28±0,02*

0,15±0,01*

3,31±0,19

K - kontrola, Chla - chlorofyl a, Chlb - chlorofyl b

Graf 1: Vplyv rôznych dávok (5 a 50 mg/kg pôdy) kadmia (Cd) na počet prieduchov na vrchnej (adaxiálnej) a spodnej (abaxiálnej) strane listov repy cukrovej

K - kontrola, FW - čerstvá hmotnosť, DW - sušina. Údaje predstavujú aritmetický priemer ± SDEV; * štatisticky vý-znamný rozdiel pri p < 0,05.


Praha 3. až 5. září 2019 10Vplyvomtestovanýchdávokkadmiazrejmedochádzakstimuláciiresp.inhibíciisyntézyorganickýchlátokprostredníctvomfotosyntézy,čosapotvrdilozmenamihodnôtFW.Zníženýobsahsušinypravdepodobnesúvisí shospodárenímvodouvdanýchpodmienkach.Naznačujútoajzmenyvpočteprieduchovnaobochstranáchlistu.Nárastpočtuprieduchov(o44,65%)smezaznamenalinaadaxiálnejstranelistuvplyvomvyššejdávkyCdanaabaxiálnejstranevplyvomobochtestovanýchdávok(Cd5o16,68%,Cd50o49,56%).Zmenypočtuaveľkostiprieduchovpredstavujúdôležitýspôsobreguláciepríjmuznečisťujúcichlátokzprostrediarastlinami/4/.Hustotaprieduchovjevporovnanísichveľkosťourelatívneplastickáapotenciálneadaptívnakuzmenámprostredia /5/.Zvýšenýpočetprieduchovvplyvomzvyšujúcichsakoncentráciíťažkýchkovovbolzaznamenanýviacerýmiautormi/6,7/,zaznamenanébolivšakajnegatívnekorelácie/8/.

Záver

Vrámcinašichexperimentovsmedospelikprekvapivýmzáverom.Relatívnenízkadávkakadmiapôsobilainhi-bičnenarastvýhonkovrepy,naopakvyššiadávkapôsobilastimulačnenielennarast,aleajobsahfotosyntetickýchpigmentovvlistochatiežpočetprieduchovnaobochstranáchlistu.ObsahsušinyvšakklesolvplyvomobochtestovanýchdávokCd,čonaznačujezmenyvhospodárenísvodouzadanýchpodmienok.Ďalšieexperimentybudúsmerovaťkobjasneniumechanizmovpôsobeniakadmianarastametabolizmustestovanejodrodyrepy.

Literatúra/1/Das,P.,Samantaray,S.,Rout,G.R.:Studiesoncadmiumtoxicityinplants:areview.EnvironentalPollution,98,

1997,29-36./2/Beneš,S.:ObsahyabilanceprvkuvesféráchživotníhoprostředíII.Praha,MinisterstvozemědelstvíČR,1994,

158s./3/Lichtenthaler,k.-Welburn,A.R.:Determinationoftotalcarotenoidsandclorophyllsaandbofleafextractsin

differentsolvents.BiochemicalSocietyTransactions,11,1983,591-592./4/Gostin,I.N.(2009).AirpollutioneffectsontheleafstructureofsomeFabaceaespecies.NotulaeBotanicae

HortiAgrobotaniciCluj-Napoca,37,57-63./5/Sekiya,N.,&Yano,K.(2008).Stomataldensityofcowpeacorrelateswithcarbonisotopediscriminationindif-

ferentphosphorus,waterandCO2environments.NewPhytologist,179,799-807./6/Kastori,R.,Petrović,M.,&Petrović,N.(1992).Effectsofexcesslead,cadmium,copperandzinconwaterrela-

tionsinsunflower.JournalofPlantNutrition,15,1992,2427-2439./7/Shi,G.,&Caia,Q.(2009).Leafplasticityinpeanut(Arachis hypogaeaL.)inresponsetoheavymetalstress.

EnvironmentalandExperimentalBotany,67,112-117./8/Chwil,M.(2005).TheinfluenceofleadonstructureofCucumis sativusL.leaves.FoliaHorticulturae,17(2),

11-22.

Poďakovanie

Práca bola podporená výskumným zámerom projektu VEGA 2/0063/17 a projektu Vybudovanie výskumné-ho centra „AgroBioTech“, projekt číslo 26220220180.


Využitie stimulačných látok pri pestovaní jačmeňa siateho jarného

Usage of stimulating substances for growing of spring barley

Summary

Intheyears2014–2016,twovarietiesofspringbarley(ClaireandMartha)havebeengrownintheclimati-callywarmarea.Fertilizationvariants:A=control;B=60kgofNintheformofDASA+Microstar;C=60kgofNintheformofDASA+Microstar(30kg.ha-1)+Rizoflower(3kg.ha-1)+Sunagreen(0.5 l.ha-1).Weinvestigatedtheimpactofgrowingseasonandstimulantsongrainyieldandthousandgrainweight.Thehighestyieldofgrainwas in2016 (6.46 t.ha-1) and the lowestyieldwasin2014(5.37t.ha-1).ThevarietyClairereachedsignificantly higher yield (6.19 t.ha-1) than varietyMarthe (5.85 t.ha-1). The application of growth sti-mulatorshadasignificanteffectontheyieldofbar-leygrain(var.C=6.18t.ha-1).Thehighestthousandgrainsweightwas foundout in2016 (46.38g) andthelowestin2014(42.65g).VarietyClaireachievedsignificantlyhigherthousandgrainsweight(45.83g)than the varietyMarthe (44.59 g). Fertilization didnotinfluencesignificantlythousandgrainsweight.Key words: spring barley; varieties; growing sea-son; fertilization; yield; thousand grains weight

Súhrn

Vrokoch2014–2016vklimatickyteplejoblasti,smepestovalidveodrodyjačmeňasiatehojarného:ClaireaMarthe.Variantyhnojenia:A=kontrola;B=60kgNvoformeDASA+Microstar;C=60kgNvoformeDASA+Microstar(30kg.ha-1)+Rizoflower(3kg.ha-1)+Su-nagreen(0,5l.ha-1).Skúmalismevplyvročníkaasti-mulačných látoknaúroduzrnaaHTZ.Vysokopreu-kaznenajvyššiaúrodazrnabolavroku2016(6,46t.ha-1)anajnižšiaúrodabolavroku2014(5,37t.ha-1).OdrodaClaire (6,19 t.ha-1) dosiahla preukazne vyš-šiuúroduakoodrodaMarthe(5,85t.ha-1).Aplikáciastimulátorov rastu pôsobila na úrodu zrna jačmeňapreukazne (var. C = 6,18 t.ha-1). Najvyššia HTZbolav roku2016(46,38g)anajnižšiav roku2014(42,65g).Odroda Claire dosiahla preukazne vyššiu HTZ(45,83g)akoodrodaMarthe(44,59g).HodnotyHTZvplyvomhnojeniabolištatistickynepreukazné.

Kľúčové slová: jačmeň siaty jarný; odrody; ročník; hnojenie; úroda, HTZ

Eva Candráková

Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, FAPZ, katedra rastlinnej výroby, Tr. A. Hlinku 2, 949 76 Nitra, Eva:[email protected]

Úvod

JačmeňsiatyjarnýjenaSlovenskuvýznamnoukomoditou,využívanounielennaspracovanievdomácichsladovniach,aleajzaujímavývývoznýartikel.Vhospodárskomroku2017sajačmeňnaSlovenskupozberalzvýmery120,3tis.ha.Priemernáhektárováúrodabola4,53tonaprodukcia545,3tis.ton.Exportovalosa110,7tis.tonjačmeňa,čoznamenávporovnaníspredchádzajúcimhospodárskymrokomo69,7tis.tonmenej.Vroku2018sajačmeňzberalzplochy121tis.hasúrodou4,03t.ha-1aprodukciou545,3tis.ton/2/.Vroku2019saplánujezvýšeniepestovateľskejplochy,alevyhliadkynaúroduzrnajačmeňaklesajú,čímsaznížiajcelkováprodukcia.Cieľompredkladanejprácejepoukázaťnamožnostivyužitiastimulačnýchlátokpripestovaníjačmeňasiate-hojarnéhoazistiťichvplyvnaformovanieúrodotvornéhoprocesu.

Materiál a metódy

PoľnýpolyfaktorovýpokussjačmeňomsiatymjarnýmbolzaloženýnaVýskumno-experimentálnejbázeFa-kultyagrobiológieapotravinovýchzdrojovSPUvNitrenachádzajúcejsavlokaliteDolnáMalanta,východneodmestaNitry,vnadmorskejvýške170m.Územiespadádoteplého,veľmisuchého,nížinnéhoklimatického

11

Praha 3. až 5. září 2019 12regiónu.Zeminyzornícnalokalitesúprachovito-hlinitésobjemovouhmotnosťou1500–1680kg.m-3/3/,Po-kusbolzaloženýmetódoudlhýchpásovskolmodelenýmiblokmi.Veľkosťpokusnejplochyvariantubola12m2(6x2)stromaopakovaniami.VysiateboliodrodyClaireaMarthepopredplodinerepecukrovejvmnožstve4,5miliónovklíčivýchzŕnnahektárvrokoch2014,2015a2016.Variantyhnojenia:A=kontrola;B=60kgNvoformeDASA+Microstar;C=60kgNvoformeDASA+Microstar(30kg.ha-1)+Rizoflower(3kg.ha-1)+Sunagreen(0,5l.ha-1).Termínsejby:7.3.2014;24.3.2015a22.3.2016.Termínzberu:18.7.2014;30.7.2015a27.7.2016.Fosforečnéadraselnéhnojiváboliaplikovanénajarpredsejbou.Fosforvdávke30kg.ha-1č.ž.Pbolapliko-vanývoformeAmofosuadraslíkvdávke120kg.ha-1č.ž.voforme60%-nejdraselnejsoli.DusíkatéhnojivoDASA(26%N,13%S)boloaplikovanénakonciodnožovaniaporastovjačmeňa.Microstarbolvdávke30kg.ha-1 použitýpri sejbe jačmeňa.PrípravokRizoflowerbol aplikovanýna list predklasením jačmeňaastimulátorrastuSunagreenbolaplikovanýpredkvitnutímporastov(máj).NaošetrenieprotiburinámbolpoužitýprípravokMustangFortevdávke1,0l.ha-1anakonciodnožovania.protichorobámprípravokCapalo(1,0l.ha-1).ZískanévýsledkybolivyhodnotenéštatistickýmsoftwaromStatgraphicsPlus.Prevyhodnotenievýznamnostijednotlivýchfaktorovnasledovanéparametrebolapoužitáviacfaktorováanalýzarozptylu(ANOVA).Roz-dielymedzivariantmiboliposúdenéLSDtestomsminimálnouhladinouvýznamnostiα0,05aα0,01.OdrodyClaireajMarthesústredneskoré,strednevysokésdobrourezistenciouvočimúčnatketrávovej.


Jačmeňsiatyjarnýjecitlivýnapriebehpoveternostnýchpodmienokvpriebehuvegetačnéhoobdobia,hlavnenanevyrovnanévlahovépodmienky,ktorésaprejavujúnedostatkomvlahyvrozhodujúcichrastovýchfázachjačmeňa,dôsledkomčohojekolísanieúrodzrnaajehokvality.Čiastočnýmriešenímjezameraťšľachteniejačmeňanaodolnosťvočistresovýmfaktoromazvýšiťjehoadaptabilituvkonkrétnychpodmienkachpesto-vania.Zdoterazznámychvedeckýchpoznatkovvyplýva,žejačmeňsiatyjarnýjepotrebnésiaťihneďnajar,akotostavpôdydovolí/7/.Dôvodomjehlavnedobrévyužitiezimnýchzásobvlahyvpôde,nakoľkojačmeňsiatymápomerneplytkodopôdysiahajúcukoreňovúsústavu,akouvádzaviaceroautorov.Priebehpoveternostnýchpodmienokvjarnomobdobíaždokoncavegetačnéhoobdobiajačmeňajevtab.1.

január február marec apríl máj jún júl sumasrážky

1961-1990 31,0 32,0 30,0 39,0 58,0 66,0 52,0 308,02014 34,2 35,2 19,4 32,8 57,4 52,0 113,2 344,22015 79,8 25,6 44,4 25,6 83,0 23,6 26,4 308,42016 29,6 99,0 32,4 24,8 89,0 26,0 127,0 427,8

teplota vzduchu1961-1990 -1,7 0,7 5,0 10,4 15,1 18,0 19,8 9,62014 1,0 2,9 8,2 10,8 13,3 17,3 19,9 10,52015 -0,1 -0,2 4,2 8,5 12,8 17,3 21,0 9,12016 -2,1 3,8 4,3 9,3 13,6 17,8 18,8 9,3

Tab.1: Teploty a zrážky počas vegetačného obdobia jačmeňa siateho jarného v rokoch 2014 - 2016

Vroku2014sazrážkypohybovalinaúrovninormálnychhodnôt,okremmesiacamarec,vktoromdosiahliiba64,6%.Teplotabolavtomtomesiacio3,2°Cvyššiaakodlhoročnýnormál.Tosaprejavilonatvorbeodnoží.Vroku2015bolijarnémesiacevlhkejšieakovroku2014,ibavmesiaciapríldosiahlizrážky65,6%,ktorébolivykompenzovanézvýšenouvlhkosťouvmesiacimáj,vktoromprevýšilinormálnehodnotyo23,0mm.Teplotybolivovšetkýchmesiacochvegetáciechladnejšie,čopriaznivovplývalonarastavývojporastov.

Vliv abiotických a biotických faktorů na vlastnosti rostllin13Vroku2016prevýšilizrážkyvmesiacifebruárnormálnehodnotyo67mmavmesiacimájo31mm.Teplotysaudržiavalitesnepodhodnotamidlhoročnéhonormálu./4/uvádzajú,žeakpoteplomasuchommarcina-sledujechladnejšíazrážkovobohatšíaprílajún,možnoočakávaťbohatúakvalitnúúrodu.Zoštatistickéhohodnoteniaúrodyzrnajačmeňasiatehojarnéhovyplynulo,žeúrodazrnabolavysokopreu-kaznenajvyššiavroku2016(6,46t.ha-1)apreukaznáajvroku2015(6,23t.ha-1)vporovnanísrokom2014(5,37t.ha-1).Potvrdenýbolpriaznivývplyvdostatkuvlahyanižšejteplotyvrozhodujúcichfázachrastu,kedysazakladaliodnože,klasyanalievalisazrná.VýsledkombolaajpriazniváHTZvroku2015(46,59g)a2016

Faktor Úroda (t.ha-1) P 0,05 P 0,01 HTZ (g) P 0,05 P 0,01

Rok2014 5,37a

0,1622 0,218842,65a

0,3943 0,53192015 6,23b 46,59b2016 6,46c 46,38b

OdrodaClaire 6,19b

0,1324 0,178645,83b

0,322 0,4343Marthe 5,85a 44,59a

HnojenieA 5,87a

0,1622 0,218845,21a

0,3943 0,5319B 6,00a 45,09aC 6,18b 45,31a

Tab. 2: Štatistické vyhodnotenie analýzou rozptylu (Anova) LSD testom (2014–2016)

Rozdielne písmená znamenajú štatistickú preukaznosť na hladine α < 0,05 a α < 0,01.

(46,38g)oprotiroku2014(42,65g).Výsledkysúuvedenévtab.2.Zvýsledkovpokusuvyplynulaajrozdielnareakciaodrôdnapodmienkypestovania.PreukaznevyššiaúrodazrnabolazistenáuodrodyClaire(6,19t.ha-1)vporovnanísodrodouMarthe(5,85t.ha-1).Naúrodesavýznam-nepodieľaliajhodnotaHTZ,preukaznevyššiauodrodyClaire(45,83g)akouodrodyMarthe(44,59g)./4/považujúvýberodrodyzajedenznajvýznamnejšíchfaktorov,ktorývplývanavýškuúrodyakvalityzrnajač-meňa.Vovariantochhnojeniasapoužilirovnakédávkyfosforu,draslíkaajdusíka,ktorýbolaplikovanýnajar,voformeDASA,počasvegetačnéhoobdobianakonciodnožovaniavrastovejfázeBBCH.PrisejbejačmeňabolvovariantochhnojeniapoužitýajprípravokMicrostarnapodporulepšiehorastu.Stimulátoryrastuspôso-bujúzvýšenýobsahchlorofyluvrastlineatýmzvýšenúfotosyntetickúaktivitu,čozvyšujecelkovúúrodu/1/.VovarianteCbolpredklasenímaplikovanýprípravokRhizoflowerscieľompodporiťrozvojkoreňovejsústa-vyspodporouvyužitiafosforuarastovýstimulátorSunagreenscieľompodporyprodukcieodnoží.Výsled-kombolvysokopreukaznývplyvSunagreenunaúroduzrna jačmeňa siateho jarného súrodou6,18 t.ha-1. VplyvomaplikácieRhizofloweusmedosiahlizvýšenieúrodyo0,13t.ha-1vporovnanísnehnojenýmvarian-tom(5,87t.ha-1).HodnotyHTZbolipoaplikáciiSunagreenuvyššieo0,1g,akonakontrolnomvariante,aleštatistickynepreukazné.Vporovnanísopšenicou/6/poukazujúnakolísanieúčinkuSunagreenuvjačmenisiatomjarnom.Odôvodňujútomenšoukompenzačnouschopnosťoujačmeňadohnaťvýpadokvpočteklasovnajednotkuplochy.

Záver

Zvýsledkovpestovania jačmeňasiateho jarnéhov rokoch2014–2016vyplýva,žeúrodazrnaaHTZbolivysokopreukazneovplyvnenéteplotnýmiavlahovýmipodmienkamiročníka.Zároveňsaprejavilaodrodovározdielnosťvreakciinadanépodmienky.OdrodajačmeňaClairesalepšieadaptovalaakoodrodaMarthe.AplikáciastimulátorovrastupreukaznevplývalanaúroduzrnajačmeňaapozitívneovplyvnilaajhodnotyHTZ.


Literatúra/1/Křováček,J.,Hnilička,F.:Hergitasunagreenvpěstitelskétechnologiijarníhoječmene.InSborníkzkonference

„Českýječmenprosvětovýtrh–sladjedušípiva“.Libčany,2008,s.33–34,ISBN978-80-213-1751-2./2/Masár,I.:OBILNINY.Situačnáavýhľadováspráva.NPPC-VÚEPP,2018.Roč.XXV,č.2,ISSN1338-483X./3/Molnárová,J.,Horevaj,V.:Faktoryovplyvňujúcevýškuakvalituúrodysladovníckehojačmeňa.Jačmenárska

ročenka,2008,Praha2:Výzkumnýústavpivovarskýasladařský,2008,s.128-137.ISBN80-86576-25-6./4/Molnárová,J.,Pepó,P.:Udržateľnépestovaniejačmeňasiatehovpodmienkachklimatickýchzmien.InSustaina-

bleEnvironmentalFriendlyFieldCropsproductioninChangingClimateConditions(monograph),Nitra2010,s.6–7,ISBN978-80-552-0515-1.

/5/Tobiášová,E.,Šimanský,V.:Kvantifikáciapôdnychvlastnostíaichvzájomnýchvzťahovovplyvnenýchantro-pickoučinnosťou.1.vydanie.Nitra:SPU.p.114.ISBN978-80-552-0196-2.

/6/Vašák,J.ai.:Sunagreenvobilninách.Dostupnénainternetewww.chemapagro.sk)clanky-sunagreen-v-obilni-nach.html.

/7/Zimolka,J.ai.:Ječmen-formyaúžitkovésměryvČeskérepublice.Praha,2006,199s.ISBN80-86726-18-5.

Poďakovanie

VEGA:1/0530/182018–2020.Výskumprodukcieakvalityvýznamnýchdruhovpoľnýchplodínvklimatickymeniacichsapodmienkach.

14


Růstové a morfologické charakteristiky kořenové soustavy řepky ve vztahu k suchovzdornosti

Growth and morphological characteristics of root sys-tems of Brassica napus in relation to drought resistance

Summary

The aimof the studywas to verifywhether the to-leranceofoilseed rape (Brassica napus) todroughtis associated with the morphological properties oftherootsystem.Thegrowthexperiment inagreen-house included six varieties and two irrigation re-gimes whose effects on the dry weight of variousplant parts and structural characteristics was asse-ssedat the timeoffloweringandseedmaturity.Allvarietiesrespondedtodroughtbyreducedgrowthofabove-ground and underground parts, but the ratioof underground and above ground parts (R:S) washigher in thedryconditions.Asaresultofdrought,theyieldofbothtolerantandsensitivevarieties,bothtotal seed weight and HTS, decreased significant-ly.For all tolerant and some sensitivevarieties, theweight ratio of the lateral roots to the primary roothasincreased,helpingtomoreefficientwaterintake.Key words: oilseed rape; Brassica napus; roots; drought; water stress

Souhrn

Cílemprácebyloověřit,zdajeodolnostřepkyolejné(Brassica napus)ksuchuspojenasmorfologickýmivlastnostmi kořenového systému. Růstový experi-ment ve skleníku zahrnoval šest odrůd řepky a dvazávlahové režimy, jejichž vliv na hmotnost sušinyrůznýchrostlinnýchčástíastrukturníchcharakteris-tikbylhodnocenvdoběkvětuavdobězralostise-men.Všechnyodrůdyreagovalynasuchosníženýmrůstemnadzemníchipodzemníchčástí,avšakpoměrpodzemních a nadzemních částí (R:S) byl za suchavyšší.Vlivemsuchatakévýrazněkleslvýnosrostlinodolnýchicitlivýchodrůd,atojakcelkovéhmotnostisemen,takHTS.Uvšechodolnýchaněkterýchcitli-východrůdsezvýšilhmotnostnípoměrpostranníchkořenůvůčikůlovémukořenu,cožnapomohloefek-tivnějšímupříjmuvody..

Klíčová slova: řepka; Brassica napus; kořeny; su-cho; vodní stres

Hana Čížková, Marek Nešpor

Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, ZF, katedra biologických disciplín, Studentská 1668, 370 05 České Budějovice, [email protected]

Úvod

Probíhajícíklimatickázměnajespojenasdlouhýmiperiodamisucha,cožnepříznivěovlivňujerůstplodinahospodářskévýnosy.Jednímzřešeníjepěstováníplodinčijejichodrůd,kteréjsouodolnějšívůčisuchua zároveňudržujídobrývýnos.Kadaptacímrostlinnasuchopatřímj.přizpůsobenímorfologickéstavbykořenovéhosystému,kteránapomáhajípříjmuvody/5/.Pozornostbyladosudvěnovánahlavněobilninám,avšakvklíčovýchvědeckýchdatabázích(WebofScience,Scopus)jsmenenalezliexperimentálnístudiizamě-řenounařepkuolejku.Cílemtétoprácebyloprotoexperimentálněověřit,zdajeodolnostrůznýchodrůdřepkyolejné(Brassica napus)ksuchuspojenasmorfologickýmivlastnostmijejichkořenovýchsystémů.

Materiál a metodyNádobový pokus proběhl ve skleníku v areáluZF JUvČeskýchBudějovicích.Zahrnoval šest odrůd (třiodolnéatřicitlivénasucho)pěstovanýchvedvouvariantách(„Sucho“a„Kontrola“).Polovinarostlinbylasklizenavdoběkvětuadruhápolovinavdobězralostisemen.Vkaždéskupiněbylo6až8opakování.JakoodolnébylyklasifikoványodrůdyAlegria,Navajo,AsgardajakocitlivéPassion,Viking,Siska.Vříjnu2016bylasemenavysetapojednomdosadbovačůnaplněnýchsměsízahradnickéhosubstrátuaperlituvpo-měru4:1.Koncembřezna2017bylysazenicepřesazenydokvětináčůoobjemu1,25lvyloženýchsáčkemzpolyethylenusvysokouhustotou(HDPE),cožumožniloudržetcelouzálivkuvsubstrátu).Květináčebyly

15


naplněnyopětsměsízahradnickéhosubstrátusperlitemvpoměru4:1.Vevariantě„Kontrola“bylyrostlinyzavlažoványtak,abysubstrátbylstálevlhký,alenikolipřemokřený.Vevariantě„Sucho“bylyudržoványvestavuvadnutítak,abyzůstávalyzvadlétřihornílisty.Vdoběnejintenzivnějšíhorůstuserostlinyzalévalykaždýden.Vzhledemkvzrůstajícímrozdílůmvrozměrechrostlindostávalakaždárostlinaindividuálníobjemzálivky.RostlinybylyvprůběhurůstuošetřoványprotiplísnímpřípravkemKuprikolaprotimšicímpostupněpřípravkyMospilan,PirimoraFastasměsívodyamýdla.Prvnísklizeňproběhlakoncemkvětna2017,druhávčervenci2017.Přiobousklizníchbylanejprvezjišťovánavýškanadzemníčástirostlinyapočetvětví(resp.početkvětenstvíčiplodenství).Rostlinypakbylyvyjmutyzkvětináčů,důkladněoprányarozdělenynalisty,stonky,vdobězralostisementéžšešule,kůlovýkořenapostranníkořeny.Kořenovésystémyčtyřrostlinzkaždéodrůdyavariantybylyuloženypřiteplotě-24°Cdodobyanalýzyjejichstrukturníchcharakteristik.Ostatnívzorkybylyvysušenyvsušárněpři85°Cdokonstantníhmotnostiapotébylazváženajejichsušina.VdobězralostisemenbylanavíczjišťovánasušinasemenaHTS.StrukturnícharakteristikykořenovéhosystémubylyzjišťoványpomocísoftwaruWinRhizoPro(RégentIn-struments,Canada),kterýumožňujenaskenovanémobrazehodnotitmj.délku,povrchaobjemkořenůvpřed-nastavenýchtloušťkovýchkategoriích.Tybylyzvolenytak,abyodpovídalypřirozenémuvětveníkořenovéhosystémuřepky:tloušťka0,42mmavíceodpovídalapostrannímkořenům1.řádu,tloušťkavrozmezí0,16–0,42mmpostrannímkořenům2.řáduatloušťka0,00–0,16mmpostrannímkořenům3.řádu.Analyzovanévzorkybylypotévysušenyazváženy.Vlivzávlahovéhorežimuarozdělenípodleodrůdybylhodnocendvou-faktorovouanalýzouvariancesinterakcívprogramuStatistica12.0(Statsoft,Inc.,USA).

Výsledky a diskuse

Suchonegativněovlivnilosušinunadzemníchčástí,alesoučasněstouplpoměrpodzemníchanadzemníchčástí(R:S)oprotikontrolnívariantě(tab.1,obr.1).VdobězralostisemenseprůměrnéhodnotyR:Sprojed-notlivéodrůdysepohybovalyvrozmezí0,15–0,27vevariantěSuchooproti0,07–0,15vevariantě„Kontrola“.UpětiodrůdzešestibylyhodnotyR:Szasuchavyššínejméněo50%vesrovnánískontrolou.Vesrovnánískontrolnímirostlinamimělyrostlinypěstovanévevariantě„Sucho“obecněmenšíhmotnostkůlovéhokořene,avšaksoučasněvětšípoměrhmotnostipostranníchkořenůkhmotnostikůlovéhokořene(P:K)(tab.1;obr.1).

16

Obr. 1: Sušina rostlin řepky olejné ve variantách „Sucho“ (vlevo) a „Kontrola“ (vprao) v době zralosti semenOdrůdy: AL - Alegria, N - Navajo, AS - Asgard, P - Passion, V - Viking, S - Siska

Specifickádélkakořenůvdoběsemenbylazasuchamenšíutříodrůdzešesti,avšaknevždyvsouladuspřed-pokládanouodolnostítěchtoodrůd(obr.2vlevo).Procentuálnípodíldélkykořenů3.řáduzcelkovédélkypostranníchkořenůnebylovlivněnzávlahovýmrežimematakébylvelmipodobnýuvětšinyodrůd(obr.2vpravo).RostlinypěstovanézasuchamělymenšícelkovousušinusemenaHTS(tab.1,obr.3).Adaptivníreakcetedynedokázalyzapodmínekpokusukompenzovatnegativnívlivsucha.


Obr. 2: Specifická délka kořenů a podíl délky nejtenčích kořenů rostlin řepky olejné ve variantách „Sucho“ (vlevo) a „Kontrola“ (vpravo) v době zralosti semenOdrůdy: AL - Alegria, N - Navajo, AS - Asgard, P - Passion, V - Viking, S - Siska

1. odběr - kvetení 2. odběr - zralost semen

Odr. (df = 5)

Var. (df = 5)

O*V (df = 5)

Odr. (df = 5)

Var. (df = 1)

O*V (df = 5)

Sušina postranních kořenů (g) <0,001 0,108 0,070 0,032 <0,001 0,244

Sušina kůlového kořenu (g) <0,001 <0,001 0,437 <0,001 0,011 0,230

Poměr kořenů (P:K) 0,102 <0,001 0,001 0,015 <0,001

Specifická délka (cm/1 g) 0,111 0,018 0,284 0,196 0,047 0,532

Délka tenkých kořenů 0 ≤ 0.16 (%) 0,084 0,533 0,206 0,001 0,132 0,913

Nadzemní sušina (g) 0,128 <0,001 0,908 0,025 <0,001 0,430

Poměr sušiny (R:S) <0,001 <0,001 0,370 <0,001 <0,001 0,495

HTS (g) 0,055 <0,001 0,407

Sušina všech semen (g) 0,037 <0,001 0,377

Tab. 1: Vliv vodního režimu a odrůdy na vybrané charakteristiky rostlin

df - počet stupňů volnosti; červeně jsou zvýrazněny hodnoty p ≤ 0,05

Obr. 3: HTS (vlevo) a sušina (vpravo) semen rostlin řepky olejné ve variantách „Sucho“ a „Kontrola“ v době zralosti semen Odrůdy: AL - Alegria, N - Navajo, AS - Asgard, P - Passion, V - Viking, S - Siska


Diskuse

Odpověď rostlinnanedostatekvody je složitá a zahrnuje adaptivní i škodlivé změny.Adaptace spočívajívomezenívýparuregulacíotevřenostiprůduchů,sníženíosmotickéhopotenciáluvlivemakumulaceosmopro-tektantůazměněvdistribuciasimilátůvrostliněveprospěchkořenů/5a6/.Přiextrémnímnebodlouhotrvají-címsuchuvšakpřevažujepoškozenírostlin,kterésevesvémdůsledkuprojevujeomezenímrůstuasníženímvýnosu/6/.Všechnytytozměnybylyzjištěnyiuřepkyolejky/1,2,3,4,7a9/.Našestudiepotvrdilauvedenýpoklesprodukcenadzemníchčástí(tab.1,obr.1)ivýnosovýchparametrů(tab.1,obr.3),atouvšechzkou-manýchodrůdbezohledunato,zdabylypovažoványzacitlivéneboodolnéksuchu.Údajeoprodukciastruktuřekořenovéhosystémupodlenašichzjištěnídosuduřepkynebylypublikovány.ZaadaptivnízměnulzepovažovatzměnuvpoměrupoměrR:Sveprospěchkořenů(tab.1),cožodpovídáobecnýmznalostem/5,6/.Podobnělzezaadaptivnípovažovatzměnupoměrumezihmotnostíkůlovéhoko-řenuapostranníchkořenůveprospěchpostranních(tab.1),čímžseusnadnípříjemvody.Naprotitomunenísnadnéinterpretovatsníženíspecifickédélkypostranníchkořenů(tab.1,obr.2vlevo).Menšíspecifickádélkazasuchaznamená,žezjednotkybiomasysevytvoříkořenyomenšícelkovédélce.Tétoreakcinasuchoprav-děpodobněnelzepřičítatadaptivnívýznam.Překvapivéje,žepoměrdélkykořenů3.řáduvůčicelkovédélcepostranníchkořenůsevlivemsuchanezměnil(tab.1,obr.2vpravo).Totozjištěníukazujenastálostvuspořá-dáníhierarchiekořenů,nebolinamaloufenotypovouplasticitutohotorysu,atouvšechstudovanýchodrůd.

Závěr

Všechnyodrůdyreagovalynasuchosníženýmrůstemnadzemníchipodzemníchčástí,avšakpoměrpodzem-níchanadzemníchčástí(R:S)bylzasuchavyšší.Uvšechodolnýchaněkterýchcitlivýchodrůdsezvýšilhmotnostnípoměrpostranníchkořenůvůčikůlovémukořenu.Vlivemsuchaovšemtakévýrazněkleslvýnosrostlinodolnýchicitlivýchodrůd,atojakcelkovéhmotnostisemen,takHTS.

Poděkování

PrácebylapodpořenagrantemGAJU045/2019/Z.

18

Literatura/1/Ashraf,M.,Mehmood,S.:ResponseoffourBrassicaspeciestodroughtstress.EnvironmentalandExperimental

Botany.30,1990:93-100./2/Bilibio,C.,Carvalho,J.A.,Hensel,O.,Richter,U.,Carolina.Effectofdifferentlevelsofwaterdeficitonrape-

seed(Brassica napusL.)crop.CiênciaeAgrotecnologia.35,2011:672-684./3/Bouchereau,A.,Clossais-Besnard,N.,Bensaoud,A.,Leport,L.,Renard,M.:Waterstresseffectsonrapeseed

quality.EuropeanJournalofAgronomy.5,1996:19-30./4/Burlacu-Arsene,M.C.,Leonte,C.,Antonescu,M.C.,Sandu,A.V.,Minciuna,M.G.Influenceofwaterdeficit

stressonsomephysio-morphologicalindicesatsomeoilseedrapecultivars.2015:487-491./5/Carvalho,P.,Foulkes,M.J.:Rootsanduptakeofwaterandnutrients.CropScience.2019:107-130./6/Chaves,M.M.,Howplantscopewithwaterstressinthefield?Photosynthesisandgrowth.AnnalsofBotany.

89,2002:907-916./7/Jabbari,H.,Gholamhosseini,M.,Naeemi,M.,Nasiri,A.:Physiologicalresponseofearlyandlatematurityoil-

seedrapecultivarstodroughtundertwoclimateconditions.Phyton–InternationalJournalofExperimentalBotany.87,2018:133-143.

/8/Müller,T.,Lüttschwager,D.,Lentzsch,P.:Recoveryfromdroughtstressattheshootingstageinoilseedrape(Brassica napus).JournalofAgronomyandCropScience.196,2010:81-89.

/9/Raza,A.O.S.,Muhammad,A.S.,Shahid,A.M.,Saleem,M.F.,Khan,I.H.,Ahmad,S.,Ali,M.,Iqbal,R.:Effectsandmanagementstrategiestomitigatedroughtstressinoilseedrape(Brassica napusL.):areview.Zemdirbys-te-Agriculture.104,2016:85-94.


Akumulácia koreňovej biomasy v trávnom poraste

Root biomass accumulation in grassland

Summary

Accumulation and production of root system wasassessedatgrasslandover2014–2015.Theresearchobjective was to determine the below-ground plantbiomass (givenas theweightof rootdrymatter) atarangeofmodelsites.Samplingwascarriedoutbyasteelcylinder(ø50mm)from100–120mmdepth.In2014,thehighestamountofgrassland rootbiomass (2.14kg.m-2.0.1m-1)wasrecordedatTajovsiteandthelowestrootproduction(0.59kg.m-2.0.1m-1)wasfoundatMedovarcesite.In 2015, the highest production of roots (2.25 kg.m-2.0.1m-1)wasrecordedatTajovsiteandthelowestone(0.55kg.m-2.0.1m-1)againatMedovarcesite.Thetotalrootproductionwashigherby30%in2015thanin2014.

Key words: permanent grassland; root biomass; model sites

Súhrn

Akumuláciakoreňovéhosystémubolahodnotenánatrávnych porastoch v rokoch 2014–2015. Výskum-nýmcieľombolourčiťbiomasupodzemnýchrastlín(udávanúakohmotnosťsušinykoreňa)navybranýchmodelovýchlokalitách.Odber vzoriek sa uskutočňoval oceľovým valcom(ø50mm)vhĺbke100–120mm.Vroku2014bolov lokalite Tajov zaznamenané najvyššie množstvobiomasy trávnych porastov (2,14 kg.m-2.0.1 m-1)avlokaliteMedovarcebolazistenánajnižšiaproduk-ciakoreňov(0,59kg.m-2.0.1m-1).Vroku2015bolanajvyššia produkcia koreňov (2,25 kg.m-2.0.1 m-1)zaznamenaná v lokaliteTajov a najnižšia (0,55 kg.m-2.0.1m-1)opäťvlokaliteMedovarce.Celkovápro-dukciakoreňovbolavroku2015vyššiao30%akovroku2014.Kľúčové slová: trvalý trávny porast; koreňová bioma-sa; modelové lokality

Jozef Čunderlík, Miriam Kizeková

Národné poľnohospodárske a potrvinárske centrum – Výskumný ústav trávnych porastov a horského poľnohospodárstva, Mládežnícka 36 Banská Bystrica 974 21, [email protected]

ÚvodKoreňovábiomasatrávnychporastovjevýraznýmzdrojomorganickejhmoty,ktorázlepšuještruktúruaúrod-nosťpôdy.Jejmnožstvojemnohonásobnevyššienežprijednoročnýchplodináchnaornejpôde.Koreňovýsystém(biomasa)trávnychporastovmánezanedbateľnývýznamajvochraneživotnéhoprostredia.Plnípro-tieróznu funkciu a zabezpečujeochranunadzemnej časti produkciepred zvýšenoukoncentráciou ťažkýchkovov,ktorébysaináčdostalidopotravinovéhoreťazca.Hlavnýmpestovateľskýmcieľomukoreňovjeni-elenmohutnosťazlepšeniepomerunadzemnejhmotyrastlinykukoreňomvprospechkoreňov,aleajhlboképrenikaniekoreňovdopôdy, tedazvyšovanieúrovnesuchovzdornostiačiastočneodolnostivočivysokýmteplotámahlavnevýkyvomvpriebehupočasia.Potvrdzujútoajvýsledkyprác/1/.

Materiál a metódy

V predloženej práci sme hodnotili akumuláciu a tvorbu koreňového systému v trávnych porastochv priebehu vegetačného obdobia. Cieľom práce bolo stanoviť produkciu podzemnej rastlinnej bioma-sy (vyjadrené hmotnosťou sušiny koreňov) v priebehu rokov 2014–2015 pri rôznych pratotechnickýchsystémoch obhospodarovania (kosenie, pasenie) na vybraných modelových územiach Slovenska: Me-dovarce (151m n.m., 48°12,168′N, 18°55,733′E); Závod (170m n.m., 48°34,987′N, 16°59,968′E);Ta-jov (647m n.m., 48°44,837′N, 19°03,153′E);Čoltovo (354m n.m., 48°28,623′N, 20°27,868′E);Vikar-tovce (945 m n. m., 48°57,011′N, 20°06,875′E); Stráňany (114 m n. m., 48°49,314′N, 21°51,923′E).Odbervzorieksauskutočnilpomocouoceľovéhovalcaopriemere50mmdohĺbky100–120mm.Odobra-

19


návzorkaobsahovalakoreňovúbiomasu a strniskoporastu (zónuodnožovania).Výsledky smevyhodno-tilištatistickoumetódouviacnásobnejanalýzyvarianciespoužitímLSDtestuna95hranicipreukaznosti.


Autori /2/ konštatujú, že jedným zo základnýchukazovateľov prirodzenej úrodnosti pôdy je ob-sah a kvalita organickej hmoty v pôde. Dôležitýmzdrojom jej dopĺňania sú koreňové a pozberovézvyškyrastlín.Zhľadiskakvantityakvalitysúveľ-mi cenné koreňové zvyšky viacročných krmovín.

V roku 2014 sme na trávnych porastoch najväčšiemnožstvo koreňovej biomasy (2,14 kg.m-2.0.1 m-1)zaznamenali v Tajove (tab. 1). Najnižšia produk-cia koreňovej hmoty sa dosiahla v Medovarciach(0,59 kg.m-2.0.1 m-1). Druhú najvyššiu produkciu(1,97kg.m-2.0.1m-1)dosiaholopustenýtrávnyporastvoVikartovciach.NamodelovomúzemíČoltovo-Aluvium,bolnárastprodukciekoreňov45%a41%,čovpriemerepredstavujenárasto43%vporovna-ní sďalšímiodberovýmimiestamina tomtoúzemí.

Najvyššiu produkciu koreňov v roku 2015 (tab. 2),dosiaholporastvTajove(2,25kg.m-2.0.1m-1)).Naj-nižšia akumulácia koreňov (0,55 kg.m-2.0.1 m-1))sa zopakovala z roku 2014 na modelovom úze-mí Medovarce. Vyrovnané hodnoty boli na úze-mí Čoltovo, ktoré sa pohybovali v rozpätí 1,65–1,73kg.m-2.0.1m-1.Celkováprodukciakoreňovbolavyššiavroku2015o30%vporovnanísrokom2014.

Životnosť koreňov tráv je relatívne veľmi krátka.Obyčajnedosahujemaxima1–1,5roka.OdumieranieatvorbakoreňovprebiehasúčasnetakmerpocelýrokPotvrdzujetoajvýskumnáspráva/4/.Podzemnábio-

20

Tab. 1: Hmotnosť koreňovej hmoty za rok 2014

Trvalý trávny porasthmotnosť kor. hmoty

(kg.m-2.0,1 m-1) Medovarce 0,59Závod 0,88Tajov 2,14Čoltovo-Plato 0,60Čoltovo-Stred 0,65Čoltovo-Aluvium 1,09Vikartovce 0,94Vikartovce- opustený 1,97Stráňany 0,86

Trvalý trávny porasthmotnosť kor. hmoty

(kg.m-2.0,1 m-1) Medovarce 0,55Závod 1,26Tajov 2,25Čoltovo-Plato 1,65Čoltovo-Stred 1,73Čoltovo-Aluvium 1,72Vikartovce 1,15Vikartovce- opustený 2,11Stráňany 1,50

Tab. 2: Hmotnosť koreňovej hmoty za rok 2015

masatrávnychporastovnestrácavýznamanipoodumretíkoreňovéhosystému.Popriinýchzložkáchsúodu-mierajúcekorenespoločneskoreňovýmiexsudátmirastlinnýmizdrojmiprimárnychorganickýchlátok,ktorétvoriaorganickúhmotuvpôde.Pôdnaorganickáhmotapopremenenapôdnyhumusmápriaznivývplyvnavytváraniepôdnychagregátov,nasorpčnéaiontovýmennéprocesyvpôde,vlahovýrežimvpôde,využiteľ-nosťrastlinnýchživín,detoxikáciuškodlivýchzlúčenínačiastočneajťažkýchkovov.Kosenieaspásanietráv-nychporastovznamenáväčšinouzníženiezcelkovejbiomasykoreňovaichväčšiesústredeniedovrchnejšíchvrstievpôdy.ZískanévýsledkyakumuláciekoreňnovejhmotyvTTPzaroky2014a2015smevyhodnotiliajmatematicko-štatistickoumetódou(multifaktorom)analýzouvarianciepri95%hladinepreukaznosti.Napre-menlivostiakumuláciekoreňovejhmotysavýznamnepodieľaliroky(tab.3).Preukazne(P<0,05)vyššiupro-dukciukoreňov(1,54kg.m-2.0.1m-1)smedosiahlivroku2015.Štatistickýpreukaznevyššiutvorbukoreňovejhmotyzasledovanéroky2014a2015smezaznamenalinamodelovýchúzemiach:Tajov,Čoltovo(plato),Čoltovo(stred),Čoltovo(aluvium),Vikartovce(opustený)aStráňany.Preukaznenajnižšie(P<0,05)hodnotyakumuláciekoreňovejhmoty(0,55–0,59kg.m-2.0.1m-1)smezaznamenalinaúzemíMedovarce.Vpodhor-skýchahorskýchoblastiachzabezpečujútrávneporastypopriprodukčnejfunkciiajdôležitúmimoprodukčnúúlohu.Súdôležitýmprvkomekologickejstabilitykrajinyaztohtoaspektujeveľmivýznamnýkoreňovýsys-témtrávnychporastov.Uvedenévýsledkysúvsúladesprácami/3/.Trvalétrávneporastyvtýchtopodmien-kachtvoriaznačneheterogénnespoločenstváovplyvňovanépredovšetkýmpôdno-klimatickýmipodmienkami.


Záver

NazákladedosiahnutýchvýsledkovodporúčameintenzívnejšievyužívaťsystémpestovaniakrmovínnaTTP,aleboprísevyďatelinotrávnychmiešaniekdotrávnychporastov.Trvalétrávneporasty(TTP)súekologickystabilnejšie,lepšieprispôsobenédanémustanovišťuaspolusoptimálnouminerálnouvýživoudokážuposky-tovaťprimeranúprodukciukoreňovejanadzemnejbiomasy,akokrmovinynaornejpôde,ktorésúekonomic-kynáročnejšieanarúšajúdynamickúrovnováhuekosystému.Množstvokoreňovejhmotyajejvertikálnerozloženiesúvisísintenzitouobhospodarovaniatrávnychporas-tov,pôdnymipodmienkamiadruhovýmzložením.

Literatúra/1/Gáborčík,N.,Tomaškin,J.:Produkciaaakumuláciakoreňovejhmotykultivarovďatelinyplazivej(Trifolium

repensL.).InActafytotechnicaetzootechnica.Nitra:SPU,2001,roč.4,č.4,ISSN1335-258X.s.89–92./2/Gregorová,H.,Kečkeméthy,A.,Fuksová,E.:Produkciaakvalitakoreňovejhmotysiatehopasienkovéhoporas-

tu.Agrochémia,29,1989,č.3,s.77–79./3/Tomaškin,J.,Zimková,M.:Accumulationandproductionofrootsystemingrasslandecosystems.InZeszyty

problemowepostepównaukrolniczych,zeszyt478,Ksztaltowaniešrodowiska,UniwersytetWarminsko-Mazurski,Ol-sztyn.Warszawa:Polskaakademianauk,2001,ISSN0084-5477.s.71–77.

/4/Tomaškin,J.:Roleofnon-productionalfunctionsofgrasslandinsoilrotectionandenvironment.InCarpathianJournalofEarthandEnvironmentalSciences.2007,Vol.2,No.1,ISSN1842-4090.p.33–38.

Poďakovanie

Tento príspevok bol spracovaný s podporou Agentúry na podporu výskumu a vývoja na základe zmluvy APVV–0098–12.

21

Rok

Hm

otno

sť k

oreň

ov

Modelové územiaHmotnosť koreňov (kg.m-2.0,1.m-1)

Med

ovar

ce

Záv

od

Tajo

v

Čol

tovo

Pla

to

Čol

tovo

Str

ed

Čol

tovo

A

luvi

um

Vik

arto

vce

Vik

arto

vce

opus

tený

Strá

ňany

20141,08 0,59 0,88 2,14 0,60 0,65 1,09 0,94 1,97 0,86a ab abc e ab ab abcde abcd cde abc

20151,54 0,55 1,26 2,25 1,65 1,73 1,72 1,15 2,11 1,50b a abcde e abcde bcde abcde abcde de abcde

Hd α0,05 0,222 1,175 1,175 1,175 1,175 1,175 1,175 1,175 1,175 1,175

Tab. 3: Analýza variancie pre hodnotenie akumulácie koreňovej hmoty na TTP za roky 2014–2015

Akumulácia ťažkých kovov v pálke širokolistej, ostrici pobrežnej, trsti obyčaj-nej a bahničke močiarnej z lokalít pri vodných nádržiach v Malých Karpatoch

Accumulation of heavy metals in broadleaf, greater pond sedge, common reed and creeping spike rush from locations near water bodies in Malé Karpaty Mts.

Summary

The Malé Karpaty Mts. are known by occurrenceofoldminingsitesnearPernekandPezinok,wherehigher content of arsenic, antimony and lead in thegeological basewere observed.Antimony has beenintensivemined in these localitiesby themiddleofthe20thcenturyandwithAscouldenterintostreamsandwater reservoirsnearMaléKarpatyMts.Theseelements might represent environmental hazard forbiota.Inthiswork,westudiedthepresenceofthesetoxicmetals inbroadleaf (T. latifolia),greaterpondsedge (C. riparia), common reed (P. australis) andcreeping spike rush (E. palustris) thatwereharves-tednearthewaterbodiesclosetovillageBudmerice,Kuchyňa,Pezinok andRohožník.For the increasedconcentrationsof lead (to a lesser extentAs) in theabovegroundpartsofplantsaswellasforCdintheroots of these plants they could be suitable candi-dates for phytoremediation ofwater and sediments.Key words: plants; heavy metals; accumulation; water bodies; translocation index (Ti)

Souhrn

MaléKarpaty sú známe starými banskými dielami,ktorésanachádzajúvoblastiachzvýšenéhoprirodze-néhovýskytuAs,Cd,PbaSbvgeologickompodlo-žívokolíPernekuaPezinku.Vtýchtooblastiachsaeštedopolovice20.st.aktívneťažilantimón,ktorýsaspolusarzénomtaktomôžedostávaťdovodnýchtokovanádržívblízkostiMalýchKarpát.Tietoprvkymôžunáslednepredstavovaťenvironmentálnerizikopre biotu.V práci sme študovali prítomnosť týchtotoxických prvkov v pálke širokolistej (T. latifolia),ostricepobrežnej(C. riparia),trstiobyčajnej(P.aus-tralis)abahničkemočiarnej(E. palustris)zbieranýchv blízkosti vodných nádrží pri obciach Budmerice,Kuchyňa,Pezinok aRohožník.Nakoľkovbiomasezbieraných rastlín sme stanovili zvýšenékoncentrá-ciePb(vmenšejmiereajAs)vnadzemnejčastiaCdvkoreňoch,mohlibybyťvhodnýmikandidátminafytoremediácievôdasedimentov.Klíčová slova: rastliny; ťažké kovy; akumulácia; vod-né nádrže; translokačný index (Ti)

Agáta Fargašová1, Marianna Molnárová1, Jana Ružičková1, Blanka Lehotská2

1Univerzita Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta, Katedra environmentálnej ekológie, Mlynská dolina, Ilkovičova 6, 842 15 Bratislava 4, SR, [email protected], [email protected], [email protected] Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta, Katedra krajinnej ekológie, Mlynská dolina, Ilkovičova 6, 842 15 Bratislava 4, SR, [email protected]

Úvod

Nášvýskumjerozšírenímvýsledkov,ktoréužbolipublikovanénatejtokonferenciivroku2018/1/.MaléKarpatyvďakasvojmugeologickémupodložiuabohatejbanskejčinnostivminulostiobsahujúzvýšenékon-centrácieAs,Cd,Sb,Pb,akoajprerastlinyesenciálneprvkyCuaZn/2/,ktorésamôžuzpodložia,pôdyalebosedimentovdostávaťdovodnýchtokovatransportovaťdovodnýchnádržínaúpätítohtopohoria.NavyšetýždeňpredodbermizasiahlaoblasťtokuGidrypovodeň(7.6.2011),azvýšenévodnéhladinybolizazna-menanéajvPezinkunaBlatine,čomohlozvýšiťtransportprvkovzgeologickéhopodložiadonižšíchoblastísledovanýchmiest /3/.Taktosaaj toxicképrvkystávajúbioprístupnejšímipre rastliny rastúcenabrehochvodnýchnádrží,ktoré smesledovalipriobciachBudmerice,Kuchyňa,PezinokaRohožník.Vybranébolirastlinyrastúcenabrehochnádrží,zktorýchniektorésúznámeakodobréakumulátorykovov,avyužívajúsaajvbioremediáciách(napr.pálkaúzkolistá)/4/.

Materiál a metódy

ZberrastlinnéhomateriálusmevoblastiMalýchKarpátrobilinalokalitáchsituovanýchvblízkostivodnýchnádrží(VN)vyznačenýchnaobr.1.

Praha 3. až 5. září 2019 22

Zmiestnejvegetáciesmevjúni2011zbierali:pálkuširokolistú(Typha latifolia L.),ostricupobrežnú(Ca-rex riparia (Curtis)Gray),trsťobyčajnú(Phragmites australis (Cav.)Steud.)abahničkumočiarnu(Eleo-charis palustris(L.)Roem.etSchult).Rastlinysaprenieslivchladedolaboratória,umylivovodovodnejadestilovanejvodeapooddeleníkore-ňovalistovsasušilipri55˚C.Min.11mgsušinysapočasnocirozkladalov5mlkonc.HNO3:H2O2(4:1)prilaboratórnejteplote.Naďalšídeňsavzorkamine-ralizovalapri180˚Cpočas1hvautoklávochZA-1(ČR)/5/.Poochladenísazmesdoplnilana25mlde-stilovanouvodouaobsahkovovsaelektrochemickyzmeralnaprístrojiEcaFlow150GLP(Istran,SR).MetódajeporovnateľnásmetódouAAS/6/.Translo-káciu kovov sme vyjadrili translokačným indexomTi/7/:Ti=(koncentráciakovuvliste)/(koncentráciakovuvkoreni).

Obr. 1: Mapa odberových miest pri vodných nádrži-ach (VN) v Malých KarpatochBUD - VN pri Budmericiach, KUC - VN pri Kuchyni,PEZ - VN pri Pezinku v Kučišdorfskej doline, ROH - VN pri Rohožníku


Podobneakopreinérastlinyvminulosti/1/,smeprítomnosťSbnepotvrdilivžiadnejzosledovanýchrastlín(grafy1až4),pretoanivtab.1niepretentokovuvedenýtranslokačnýindex.Cdsmevrastlináchpozorovalilenvkoreňoch.Vtab.1jezvýraznenáhodnotaTi>1,00;ktorápoukazujenazvýšenútranslokáciuhlavnePbdonadzemnejčastirastlínnaviacerýchlokalitách.Podobne,akopálkaúzkolistá/4/,ajpálkaširokolistábymohlabyťvyužívanánabioakumuláciutoxickýchkovov.

Graf 1: Koncentrácia kovov v koreňoch a listoch Typha latifolia na lokalitách pri vodných nádržiach (n = 3)

Graf 2: Koncentrácia kovov v koreňoch a listoch Ca-rex riparia* a Carex sp.** na lokalitách pri vodných nádržiach (n = 3) *(PEZ); **(KUC a ROH)

druh rastliny

Typha latifolia

Carex riparia Car. sp.

Phragmites australis

Eleocharis palustris

lokalita BUD KUC PEZ ROH KUC PEZ ROH BUD KUC PEZ BUD PEZTi (As) 0,76 0,23 3,05 0,35 0,25 0,32Ti (Pb) 0,88 0,24 3,27 0,67 1,45 0,52 1,98 2,05 10,73 0,92 1,35Ti (Cd)Ti (Cu) 0,71 1,39 0,09 0,69 0,97 1,27 0,29Ti (Zn) 0,55 0,42 3,59 0,22 0,91 4,23 0,34 1,07 1,52

Tab. 1: Translokačné indexy (Ti) pre kovy v rastlinách na lokalitách pri vodných nádržiach



Literatúra/1/Molnárová,M.,Ružičková,J.,Lehotská,B.,Filová,A.,Fargašová,A.:Ťažkékovyvrastlináchzlokalítzaťaže-

nýchstaroubanskoučinnosťou.Vlivabiotickýchabiotickýchstresorůnavlastnostirostlin2017:Sborníkrecenzova-nýchvědeckýchprací.Praha:ČeskázemědelskáuniverzitavPraze,2017,s.82-85.Dostupné:http://ife.sk/wp-content/uploads/2016/10/Zborn%C3%ADk-2017-ilovepdf-compressed.pdf,cit.24.5.2019.

/2/Veselský,J.,Forgáč,J.,Mejeed,S.Y.:KontamináciapôdyaaktívnychriečnychsedimentovMalýchKarpát(ob-lastPezinok–Pernek).MineraliaSlovaca,28,1996:209-218.

/3/Anonymus:PovodeňnatokuGidra.StavebnáfakultaSTUvBratislave,Katedravodnéhohospodárstvakrajiny.Dostupné:http://www.kvhk.sk/sk/fotogaleria/povoden-na-toku-gidra,cit.23.5.2019.

/4/Frankovská,J.,Slaninka,I.,Kordík,J.akol.:Atlassanačnýchmetódenvironmentálnychzáťaží.Štátnygeolo-gickýústavDionýzaŠtúra,Bratislava,2010,362s.Dostupné:https://www.minzp.sk/files/sekcia-geologie-prirodnych--zdrojov/atlas-sanacnych-metod-environmentalnych-zatazi.pdf,cit.24.5.2019.

/5/Molnárová,M.,Fargašová,A.:Relationshipbetweenvariousphysiologicalandbiochemicalparametersactiva-tedbycadmiuminSinapisalbaL.andHordeumvulgareL.EcologicalEngineering,49,2012:65-72.

/6/Beinrohr,E.:Prietokovéelektroanalytickémetódyvpraxi.2THETA:ČeskýTěšín,Českárepublika,2013,112s./7/Chandra,R.,Azeez,P.A.:Bioaccumulationofmetalsindifferentpartsofweedspeciesatproposedbauxitemi-

nes.AdvancedMaterialsResearch,71-73,2009:609-612.

Poďakovanie

VýskumbolpodporenýgrantomMŠVVaŠSRVEGA1/0332/18.

Graf 3: Koncentrácia kovov v koreňoch a listoch Phragmites australis na lokalitách pri vodných nádr-žiach (n = 3)

Graf 4: Koncentrácia kovov v koreňoch a listoch Eleocharis palustris na lokalitách pri vodných nádr-žiach (n = 3)

ZáverKeďže v nadzemných častiach všetkých rastlín zbieraných pri VN sa potvrdila zvýšená akumulácia PbavC. ripariazbieranejpriVNpriPezinkuajAsdásakonštatovať,ževegetáciatvorenátýmitorastlinamibymohlabyťvyužitávrámciremediačnýchpostupovvoblastiachsozvýšenýmobsahomzmienenýchprvkov.


Environmentálny potenciál pôd v imisnom poli háld a odkalísk na území stredného Spiša (Slovensko)

Environmental potential soil in emmision field of heaps and tailing impoundment in central Spiša (Slovakia)

Summary

Thepaperpresentstheresultsoftheevaluationoftheenvironmentalpotentialof soils in theareaaffectedbythelong-termminingactivity.Theenvironmentalpotentialindexconsistsofanumericalexpressionofthe ability toprovidewater storage, immobilizationof risk elements, and immobilization and transfor-mationoforganicpollutants.Theexceedanceofthelimit valuesHg,Cu,Zn,As,Cd andPbwas foundin the soils of the investigated area of centralSpiš.The rate of soil immobilization of risk elementsisvery low tohigh.Thepointvalueexpressing theability of agricultural lands to provide environmen-tal functions is very low tomedium in the studiedareas, the financial expression of the values of theenvironmental potentials indexes is in the range of7100 to14000€ .ha-1,while the averagevalueof1haofagriculturallandinSlovakiaisabout14200€.Key words: ecosystem services; soil functions; infor-mation system; hazardous substances

Súhrn

Prácaprezentujevýsledkyhodnoteniaenvironmentá-lnehopotenciálupôdvoblastiovplyvnenejdlhodoboubanskoučinnosťou.Indexenvironmentálnehopoten-ciálupozostávazčíselnéhovyjadreniamieryschop-nosti zabezpečovať akumuláciu vody, imobilizáciurizikových prvkov a imobilizáciu a transformáciuorganickýchpolutantov.Vpôdach skúmanejoblastistredného Spiša bolo zistené prekročenie limitnýchhodnôtHg,Cu,Zn,As,CdaPbamieraschopnos-tipôdimobilizovaťrizikovéprvkyjeveľminízkaažvysoká.Bodováhodnotavyjadrujúcaschopnosťpoľ-nohospodárskych pôd zabezpečovať environmentá-lne funkcie jenaskúmanýchúzemiachveľminízkaažstredná,finančnévyjadreniehodnôtindexovenvi-ronmentálnehopotenciálupôdjevrozsahu7100až14000€.ha-1,pričompriemernáhodnota1hapoľno-hospodárskychpôdSlovenskajeasi14200€.Kľúčové slová: ekosystémové služby; funkcie pôdy; informačný systém; rizikové látky

Juraj Fazekaš, Danica Fazekašová

Prešovská univerzita v Prešove, Fakulta manažmentu, Katedra environmentálneho manažmen-tu, Konštantínova 16, 08001 Prešov, Slovensko, [email protected]

Úvod

Ťažkékovysúpovažovanézajedenznajhlavnejšíchzdrojovznečisteniaprostredia,odkedybolzistenýichsignifikantnývplyvnaekologickúkvalituprostredia /7/.Zvyšujúcesakoncentrácieťažkýchkovov,najmämobilnýchforiem,môžuspôsobiťzávažnéenvironmentálneproblémytýkajúcesakontamináciepôdyvodyabioty/3/.Kontamináciaťažkýmikovmivprostredípredstavujesvetovýzáujemkvôlitoxicitekovovaichpotenciálnejhrozbenaľudskézdravie/5/.Ťažkékovysúspojenésozložkamipôdyrôznymispôsobmiatietospojeniaindikujúichmobilituvpôdach,akoajichbioprístupnosť/1/.Vplyvťažkýchkovovnaživotnéprostrediejezvýraznenýichnedegradovateľ-nosťou.Ťažkékovyprebiehajúglobálnymekologickýmcyklom,vktoromhlavnúúlohumápôdaavoda.Pôdanevystupujeakopasívnyakceptorťažkýchkovov,znečistenápôdasastávazdrojomznečisteniaostat-nýchzložiekživotnéhoprostrediaapotravovéhoreťazca/4/.VekosystémochZememápôdanenahraditeľnépostavenieajvzhľadomnaschopnosťzabezpečovaťtakéeko-logické(mimoprodukčné)funkcie,akýmisúakumuláciavodyčiimobilizáciaatransformáciacudzorodýchlátok/9/.CieľomprácebolozhodnotiťenvironmentálnypotenciálpoľnohospodárskychpôdnaúzemístrednéhoSpiša,ktorébolovdôsledkudlhodobejaintenzívnejbaníckejaupravárenskejčinnostiznečistenéťažkýmikovmiakrajinaboladeformovanározsiahlymiantropogénnymiformami.

25

Praha 3. až 5. září 2019 26Materiál a metódy

SkúmanéúzemiestrednéhoSpiša(Krompachy,Rudňany,SlovinkyaPoráč)sanachádzavSpišskomregióne,ktorýpredstavujeúzemie2.environmentálnejkvality,t.j.regiónsmiernenarušenýmprostredím.SkúmanéúzemiestrednéhoSpišasačiastočnenachádzavRudnianskomokrskusoznačnenarušenýmprostredím/6/.Vdôsledkudlhodobejaintenzívnejbaníckejaupravárenskejčinnostibolaoblasťznečistenáťažkýmikovmiakrajinadeformovanározsiahlymiantropogénnymiformami.Pridobývaníložísknerastnýchsurovínsaspolusúžitkovouzložkoupremiestňovaliajveľkéobjemyzbytkovéhomateriálu,ktorýbolnásledneuskladnenývpodobebanskýchdepónií,háldaodkalísk,ktoréznačnenarušilikrajinnúštruktúruakontaminovalijednot-livézložkyživotnéhoprostredia.VpôdachvskúmanejoblastibolozistenéprekročenielimitnýchhodnôtHg,Cu,Zn,As,CdaPb/8/.NaúzemístrednéhoSpišaboloskúmanýchahodnotených8lokalít,ktorésavyužívajúakotrvalétrávnepo-rastyanachádzajúsavimisnompoliháldaodkalísk.EnvironmentálnypotenciálpoľnohospodárskychpôdbolhodnotenýpodľametodikyIndexuenvironmentálnehopotenciálupoľnohospodárskychpôd(IEPP)/9/.IEPPpozostávazčíselnéhovyjadreniamieryschopnostizabezpečovaťakumuláciuvody,imobilizáciurizi-kovýchprvkov,imobilizáciuorganickýchpolutantovatransformáciuorganickýchpolutantov.SamotnýkódIEPPjefunkciouštyrochvybranýchmimoprodučnýchfunkcií.Mieraschopnostipôdakumulovaťvodu,imo-bilizovaťrizikovéprvky,imobilizovaťorganicképolutantyatransformovaťorganicképolutantyjevyjadrenávnasledujúcejstupnici:1-veľmivysokáschopnosť,2-vysokáschopnosť,3-strednáschopnosť,4-nízkaschopnosť,5-veľminízkaschopnosť.Mierajevyjadrenáajvbodovýchavfinančnýchhodnotách/9/.Prehodnotenierelevantnýchenvironmentálnychfunkciípôdsmevyužiliinformačnýsystémopoľnohospodár-skychpôdachSlovenska,ktorýspravujeVÚPOPBratislava.Potenciálschopnostipôdimobilizovaťrizikovéprvkyjevyjadrenýkumulatívnourovnicou:

potenciál filtrácie = potenciál sorpcie + potenciál celkového obsahu rizikových prvkov.Potenciálsorpciejefunkcioukvalitatívnychfaktorov(pH,Q46)akvantitatívnychfaktorov(Cox,hrúbkahu-musovéhohorizontu).Jevyjadrenývbodoch,pričomveľmivysokejschopnostiprislúchahodnota0–1,00bo-dov;vysokej1,01–2,00;strednej2,01–3,00;nízkej3,01–4,00aveľminízkejnad4,00bodov.Potenciálcel-kovéhoobsahu rizikovýchprvkovzahrnujevšetky formy,vktorých sakonkrétnyprvokvpôdenachádzaahodnotísapodľalimitnýchhodnôtuvedenýchvZákoneč.220/2004Z.z./10/sozohľadnenímzrnitostnýchkategórií.


Prvý oficiálny odborný a politicko-právny dokument o funkciách pôdy a potrebách ich ochrany bol pub-likovanývodporúčaníRadyEurópyR(92)8oochranepôdy(1992),kdesauvádzajúhlavnéfunkciepôdysodporúčaním,abysastalikľúčovýmpodkladomnielenpreďalšívýskum,aleajpripolitickomrozhodovaníoochraneavyužívanípôdyvčlenskýchštátochEÚ.IEPPslúžiaakopriestorovýidentifikátorvyjadrujúciheterogenituschopnostipoľnohospodárskychpôdSlovenskazabezpečovaťvybranéenvironmentálnefunkcie(ekosystémové služby).V rámci ekosystémových služieb regulačné ekosystémové službyumožňujú životvstabilnom,odolnomazdravomživotnomprostredí(čistenievody,likvidáciaodpadov,ochranaovzdušia,biologickádetoxikácia,...)/2/.Na základe výsledkov hodnotenia environmentálneho potenciálu poľnohospodárskych pôd vyplynulo, žemieraschopnostipôdimobilizovaťrizikovéprvkyjeveľminízkaažvysokáúzemístrednéhoSpiša,mieraschopnostipôdimobilizovaťorganicképolutantyjeveľminízkaažnízkaamieratransformovaťorganicképolutantyjestrednáažvysoká(tab.1).Bodováhodnotavyjadrujúcaschopnosťpoľnohospodárskychpôdzabezpečovaťenvironmentálnefunkciejenaskúmanýchúzemiachnízkaažstredná(30–60bodov),pričompriemernábodováhodnotapoľnohospodár-skychpôdSlovenskaje55,5bodov.Finančnévyjadreniehodnôtindexovenvironmentálnehopotenciálupôdjevrozsahu7100až14000€.ha-1prenašeskúmaneúzemie,priemernáhodnota1hapoľnohospodárskychpôdSlovenskajeasi14200€/9/.Zuvedenéhovyplýva,žefinančnáhodnotajepodúrovňoupriemernejhod-noty1hapoľnohospodárskychpôdSlovenska.


Záver

Nazákladevýsledkovhodnoteniaamapovaniaekosystémovýchslužiebpôd(Indexenvironmentálnehopo-tenciálupôd)vyplynulo,žemieraschopnostipôdimobilizovaťrizikovéprvkyjeveľminízkaažvysokánaúzemístrednéhoSpiša.Bodováhodnotavyjadrujúcaschopnosťpoľnohospodárskychpôdzabezpečovaťenvi-ronmentálnefunkciejenaskúmanýchúzemiachveľminízkaažstredná,finančnévyjadreniehodnôtindexovenvironmentálnehopotenciálupôdjevrozsahu7100až14000€.ha-1,pričompriemernáhodnota1hapoľno-hospodárskychpôdSlovenskajeasi14200€.

Literatúra/1/Ahumada,I.,Mendoza,J.:Effectofacetate,citrateandlactateincorporationondistributionofCdandCuche-

micalformsinsoils.CommunicationinSoilScienceandPlantAnalysis,32,2001:5-6./2/Bielek,P.:Pôdoznalectvopreenviromanažérov.Nitra:SPU,2017:318s./3/Chopin,E.I.B.,Alloway,B.J.:Distributionandmobilityoftraceelementsinsoilandvegetationaroundthemi-

ningandsmeltingareasofTharsis,RiotintoandHuelva,IberianPyriteBelt,SWSpain.WaterAirandSoilPollution,182,2007:245-261.

/4/Fazekašová,D.,Barančíková,G.,Torma,S.,Ivanová,M.,Manko,P.:Chemickéaenvironmentálneaspektyzlo-žiekživotnéhoprostrediaakrajiny.Prešov:PUvPrešoveFakultamanažmentu.2014,257s.

/5/Kashem,A.,Singh,B.R.,Kawai,S.:Mobilityanddistributionofcadmium,nickelandzinc incontaminatedprofilesfromBangladesh.NutrientCyclingAgroecosystems,77,2007:187-198.

/6/Klinda, J.,Mičík,T.,Némethová,M., Slámková,M.:Environmentálna regionalizácia Slovenskej republiky.Bratislava:MŽPSR,2016,134s.

/7/Sastre,J.,Sahuquillo,A.,Vydal,M.,Rauret,G.:DeterminationofCd,Cu,PbandZninenvironmentalsamples:microwave–assistedtotaldigestionversusaquaregiaandnitricacidextraction.AnalyticaCh.Acta,462,2002:59-72.

/8/Takáč,P.,Szabová,T.,Kozáková,Ľ.,Benková,M.:Heavymetalsandtheirbioavailabilityfromsoilsinthelon-g-termpollutedCentralSpišregionofSR.PlantSoilEnvironment,55,2009:167–172.

/9/Vilček,J.:MapovanieahodnotenieenvironmentálnychfunkciípoľnohospodárskychpôdSlovenska.Geografic-kýčasopis/GeographicalJournal,66,2014:287-304.

/10/Zákonč.220/2004Z.z.oochraneavyužívanípoľnohospodárskejpôdy.

Poďakovanie

PríspevokvznikolspodporouVedeckejgrantovejagentúryMŠVVaŠSRaSAVnaprojektč.1/0313/19Eko-systémovýprístupakoparametermodernéhoenvironmentálnehovýskumukontaminovanýchúzemíaKultúr-nejaedukačnejgrantovejagentúryMŠVVaŠSRnaprojektč.011PU-4/2019Implementáciaenvironmentá-lnehovzdelávaniaavýskumudovýučbymanažérskychpredmetovvštudijnomprogramemanažment.

27

Miera schopnosti pôd

Lokalita IEPP akumulovať vodu

imobilizovať rizikové prvky

imobilizovať organické polutanty

transformovať organické polutanty

bodová hodnota €.ha-1

SS 1 5553 veľminízka veľminízka veľminízka stredná 30 -SS 2 5552 veľminízka veľminízka veľminízka vysoká 35 7100SS 3 3243 stredná vysoká nízka stredná 60 14000SS 4 4542 nízka veľminízka nízka vysoká 45 10000SS 5 4542 nízka veľminízka nízka vysoká 45 10000SS 6 4243 nízka vysoká nízka stredná 55 12000SS 7 4242 nízka stredná nízka vysoká 60 12800SS 8 5542 veľminízka veľminízka nízka vysoká 40 8000Priemer 4442 nízka nízka nízka vysoká 46 -

Tab. 1: Index environmentálneho potenciálu pôd (IEPP) pre skúmanú oblasť stredného Spiša

Test toxicity těžkých kovů na sazenice smrku se zaměřením na oblast Jablunkovského průsmyku

Test of toxicity of heavy metals on transplantsof spruce with the regard of Jablunkov pass

Summary

The damage of the groups of spruce young plantsin the area of JablunkovPasswas probably causedbythedevelopmentofthehoneyfungusArmillatria ostoyae(Romagn.)Herink.ThesurveyoftheforestnutritionintheNaturalForestRegionNo.40ofMoravskoslezskéBeskydyconfir-medhighpollutionofthepassareabyheavymetals.The survey was completed by a pot trial. Thetransplants of sprucewere planted in the soil takenout from the rhizosphere of healthy trees, damagedtreesandfromthecontrollednonpollutedstand.Thechemicalandradiationtreatmentconfirmedtheinjurybythehoneyfungus.Therewerefoundrelationshipsbetweenthesaturati-onofadsorbingcomplexbyAl3+andthedrymatterofrootsaswellasbetweentheratio(Ca2++Mg2++K+)/Al3+andthedrymatterofroots.Therewasalsofoundadirectimpactofheavymetals(Pb,Cu)containedintheroottissuestoadrymatterofrootbiomass.Key words: lhoney fungus; transplants of spruce; alluminium; heavy metals;, root biomass

Souhrn

Poškození smrkových tyčovin v oblasti Jablunkov-ského průzkumu bylo způsobeno pravděpodobněrozvojemváclavkysmrkovéArmillaria ostoyae (Ro-magn.)Herink.PrůzkumemvýživylesavoblastiMoravskoslezskýchBeskydbylozjištěnovysokézatíženíoblastiprůsmy-kutěžkýmikovy.Průzkumbyldoplněnnádobovýmpokusem.Sazeni-cesmrkubylypěstoványvzeminěodebranézesta-noviště s poškozenými stromy, se zdravými stromya z kontrolního nezatíženého stanoviště. Chemickéa radiační ošetření zeminy potvrdilo zhoubný vlivváclavky.Byly zjištěny souvislosti mezi sycením sorpčníhokomplexukationtemAl3+asušinoukořene,případněmezipoměrem(Ca2++Mg2++K+)/Al3+ahmotnostísu-šinykořene.Přímývlivtěžkýchkovůahliníkunavývojkořeneseprojevilmezichemizmemkořeneahmotnostísušinykořene.Klíčová slova: václavka smrková; sazenice smrku; hliník; těžké kovy; biomasy kořenů

Přemysl Fiala, Dušan Reininger, Tomáš Svoboda

Ústřední a kontrolní ústav zemědělský, oddělení půdy a lesnictví, Hroznová 2, Brno, [email protected]

Úvod

ŠetřenáoblastČantoriesenacházívseverníčástipří-rodní lesní oblasti Moravskoslezské Beskydy. Jsouzdepěstoványpředevšímsmrkovéporostynastano-vištích4.a5. lesníhovegetačníhostupně,převážněkyseléedafickékategorie4K-Fagetum acidiphilum,5K - Abieto-Fagetum acidophilum /11/. Na těchtostanovištích je na přelomu století zjištěno význam-népoškozenílesysnetypickýmipříznakychřadnutísmrkovýchtyčovin,sprostorověoddělenýmizdravý-miachřadnoucímiskupinamistromů.Vpoškozenýchskupináchjezjištěnvýznamnýrozvojváclavkysmr-kovéArmillatria ostoyae(Romagn.)Herink/7/a/11/.

Průzkumemvýživylesa,kterýstudujekořenovýpro-storsmrkovýchporostůachemizmusjehlicbylopo-

28

Obr. 1: Obsah chromu v nadložní organickém hori-zontu (mg.kg-1)

tvrzenovýznamněvyššízatíženítétooblastitěžkýmikovy.Vpřírodní lesníoblastibezzapočtení Jablun-kovského průzkumu jsou mediány koncentrací těž-


kýchkovůnásledující:Zn-70,6;Pb-88,6;Cd-6.4aCr-0,69(mg.kg).Voblasti průsmyku:Zn - 103,0;Pb138,0;Cd -8,8aCr-1.02(mg.kg)/3/.

Materiál a metody

ZeminabylaodebránavoblastiJablunkovskéhoprů-smyku.Vesmrkovétyčkoviněbylaodebránazeminazvlášťzestanovišťspoškozenýmiazdravýmikme-ny.Sériekontrolníhostanovištěbylaodebránazvlášťvesmrkovékmenoviněnamístěvzdálenémasi5km.Na tomtomístězatímnebylzaznamenánvýznamnýrozvojváclavky,jakojetomuvoblastiprůsmyku.

Tab. 1: Schéma založení zkoušky

Chemické ošetření: SPOGRON50 WP PREVICUR 607 SL1- půda z kontrolního stanoviště2 - půda s poškozenými stromy3 - půda se zdravými stromy

Prozeminuodebranounazvolenýchmístechpoužívámeoznačení série,přičemž tyto série jsouoznačenyčíslicemi1,2a3podletabulky1.Doplněnýmzpůsobemošetřovánísedostanemenaúroveňdevítivariantuvedenýchtamtéž.Vprůběhuvegetacebyla vlhkost zeminyvnádobáchudržovánapravidelnou zálivkoudemineralizovanouvodounahodnotu60%maximálnívodníkapacity,upravenoureverzníosmózouMID50K(PharmapurřadyAquaComplet) -variantys fungicidybylyošetřenySporgonem50WP(3g/5lH2O)+Previcurem607SL(0,2%)vmnožství50mlroztoku1krátza4týdnykekaždésazenici.Jednoletésazenicebylyvysázenydonádoboobjemu1l,dozeminytřísérií,podleuvedenéhoschématuvta-bulce.Vkaždévariantěbylopěstováno36sazenic.Předzačátkemiposkončenízkouškybylyodebránypůdnívzorkykchemickýmanalýzám.Hodnotilsezvlášťvzorekzeminyzcelénádoby(bulk)azvlášťzeminaodebranázblízkostikořínků(rhizo).Tatozeminabylazískána vymytím destilovanou vodou z kořenového systému.Vzorky byly odebírány ve formě směsnéhovzorku. Po ukončení zkoušky byly také chemicky analyzovány jehlice a kořeny sazenic.Byla provedenabiometrickáměřenísazenicpodlejednotlivýchvariant.Vkaždévariantěbylotestováno36sazenic.Uhynulésazenicebylyuchováványajejichjednotlivéorgánybylynakoncizkouškyzahrnutydobiometrickýchista-tistickýchanalýz.Vkořenovémsystémubylzjištěncelkovýpočetživýchkořínkůajejichhmotnost,zvlášťbylazjištěnahmotnostodumřelýchkořínků.Chemickýmanalýzámbylpodrobensměsnývzorekodumřelýchaživýchkořenůvrámcikaždévarianty.Kestatistickémuvyhodnoceníanalytickýchúdajůbylapoužitaregresníanalýza.

Výsledky

Vliv ošetření sazenic na jejich vývoj Účinnostchemickéochranysazeniciradiačníhoošetřenízeminyjeposouzenapodlevitalitysazenic,vyjádře-népoužitýmibiometrickýmihodnotami.Nejvyššícelkovývýškovýpřírůstekbylzaznamenánvpůděodebranézestanovištěsezdravýmistromysná-slednýmchemickýmiradiačnímošetřením.Následujevariantasezeminouzestanovištěspoškozenýmistro-mysradiačnímošetřením.Zvýsledkutestuvyplývá,ženejvětšívlivnavýškovýpřírůstekzarok2007mělouvšechvariantprávěradiačníošetření.Přihodnoceníběžnéhovýškovéhopřírůstkubylyvroce2006nejvyššíhodnotyzaznamenányrovněžupůdyzestanovištěsezdravýmikmenyvestejnémpořadípodleošetřovánísazenic.Vzeminězestanovištěsinfiko-vanýmijedincijeběžnýpřírůstekmenšíaneprojevujesezdevlivchemickéhoošetření.Sazenicezkontrolnízeminydosahujítrvalevýznamněnižšípřírůsteksvýjimkouzeminysradiačnímošetře-ním,aleizdejepřírůstekzarok2007výrazněnižšínežuzbývajícíchvariantsvyššímihodnotami.

A bez

ošetření

Bradiační

revitalizace

Cchemické ošetření

1 1A 1B 1C

2 2A 2B 2C

3 3A 3B 3C



Obr. 2: Sazenice pěstované podle schématu

Vliv chemizmu zeminy na kořenový systémPokudvezmemekvalitukořenovéhosystémůzavý-chozíukazatelvlivupůdníhoprostředínádobnavývojsazenic,získámepodkladyprohodnoceníchemizmuzeminy.Vztahmezikořenovýmsystémemavýškousazenicejevyjádřentěsnýmkorelačnímkoeficientem(r = 0,93).V průměrnémvzorku nádoby (bulku) jezjištěntěsnývztahmezimnožstvímsušinykořeneasycenímpůdníhosorpčníhokomplexukationtemAl3+ (r=-0,731)titračníaciditouA+H(r=-0,455)adálepoměrem(Ca2++Mg2++K+)/Al3+(r=0,704),kterýjebránjakoukazateltoxicityhliníku.Vzeminěkoře-novéhobalu(rhizo)jsoupoměrymezisušinoukořeneještětěsnějšíAl3+(r=-0,891),titračníaciditouA+H(r=-0,808),adálepoměrem(Ca2++Mg2++K+)/Al3+

(r=0,815).Kladnývlivvápníkuahořčíkuasyceníbazemiksušině(Cavym(r=0,719)aMgvym(r=0,296),BS(r=0,716)jevyjádřenvbulku,avrhizo(Cavym(r=0,770)aMgvym(r=0,001),BS(r=0,787).NegativnívztahksušiněkořenejezjištěnuvšechforemdraslíkuvcelkovémvzorkuKvym(r=-0,808)ako-řenovémbaluKvym(r=-0,497).Prohodnocenívlivutěžkýchkovůnasušinukořenebylzvolenvztahmezichemizmemkořenesamotnéhoajehosušinou.MnožstvísušinykořenejevzápornémvztahukPb(r=-0,616)aCu(r=-0,667).Kladnývztahjezjištěnufosforu(r=0,770).Vpřípadědusíkujevztahzáporný(r=-0,606).

Diskuse

Zatíženípůdníhoprostředítěžkýmikovymůževéstkpoškozenífunkcekořenůrostlin,ztohoplynoucíhosníženípříjmuživin,případněvody,ischopnostibiosyntézyaminokyselinalátekfytohormonálních.Korela-cemezijednotlivýmiorgányjsouzákladnímprojevemcelistvostirostlin/8/avývojkořene,vnašempřípaděposuzovanýjehohmotností,jezávislýnaobsahubazickýchkationtůvpůdnímprostředí/2/,/4/,/5/.Možnátoxicitatěžkýchkovůsetýkávýšeuvedenéfunkcebiosyntézy/6/,/7/a/9/.Chemizmus je třebastudovatzvlášťvzeminěmimokořenovýbal,vnašempřípaděvprůměrnémvzorkuznádoby(bulk),avzeminěkořenovéhobalu(rhizo)/1/a/2/.Rozdílnostsouvisíspohybemprvkůvpůdě(zemině)apříjmemkořeny.PohybpodporovanýtranspiracísazenicvedekhromaděníkationtůCa2+aMg2+ vkořenovémbalu.Naopakvpřípadědraslíkuvysvětlujemenegativnívztahjehopřístupnéivýměnnéformyvzeminěkhmotnostikořenejehodifúznímpohybempůdou/13/arychlýmodběremsazenicemi.Vesnazevyloučitnedostatečněpodloženézávěryjsmevevztahuzemina-sazenicehodnotilipouzetoxicituhliníku,kterájedoloženařadouautorů/1/,/4/,/9/,/10/azvlášťpoměr(Ca2++Mg2++K+)/Al3+),kterýjebránjakokomplexníukazatelmožnéhoohroženíhliníkem/10/.Proposouzenínegativníhopůsobenítěžkýchkovůnajehohmotnostjsmepoužilijejichmnožstvíobsaženévkořenovýchpletivech.NegativnívztahobsahůPbaCukhmotnostikořenesazenicsmrkuodpovídápředpokladujejichtoxickéhovlivunavývojkořenovéhosystému.

Závěr

Studiumchemizmuzeminyasazenicpěstovanýchvnádobáchpotvrdilopředpokladnegativníhopůsobenítěžkýchkovů-mědiaolova-nakořenovýsystémvoblasti,kterábylaprůzkumemvýživylesaoznačenajakozvlášť zatížená atmosférickýmiprůmyslovými spady.Navitalitě kořenového systému se rovněžprojevilopůsobenívolnýchforemhliníku,kteréjetypicképropůdysnedostatkembazickýchkationtů.

Literatura/1/CollingtonC.,BoudotJ.-P.,TurpaultM.-P.:Timechangeofaluminiumtoxicityintheacidbulksoilandthe

rhizosphereinNorwayspruce(Picea abies (L.)Karst.)andbeech(Fagus sylvaticaL.)stands.PlantSoil,357,2012:259–274.

/2/CollingtonC.,CalvarusoC.,TurpaultJ.-P.(2011):TemporaldynamicsofexchangeableK.CaandMginacidbulksoilandrhizosphereunderNorwaysparuce(Picea abiesKarst.)andbeechFagus sylvatica L.)stands.PlantSoil,349,2011:355–366.

/3/FialaP.,ReiningerD.,SamekT.:AsurveyofforestpollutionwithheavymetalsintheNaturalForestRegion(NFR)MoravskoslezskéBeskydywithparticularattentiontoJablunkovPass,JournalofForestScience,54,2008:64–72.

/4/JentschkeG.,DrexhageM.,FritzH.–W.,FritzE.,SchellaB.,LeeD.-H.,GruberF.,HeimannJ.,KuhrM.,SchmidtJ.,SchmidtS.,ZimmermannR.&GodboldD.L.:DoessoilacidityreducesubsoilrootinginNorwayspruce(Picea abies)?PlantandSoil237,2001:91–108.

/5/JungkA.:Roothairsandtheacquisitionofplantnutrientsfromsoil.JournalNutrientSoilScience,164,2001:121–129.

/6/Kabata-PendiasA.:Traceelementsinsoilsandplants,CRCPress,London,2011:409p./7/MálekJ.:Oekologiiváclavkyačervenéhnilobyajejichrozšířenívlesníchbiocenózách.Lesnickýčasopis,13,

1967:545–562./8/ProcházkaS.,MacháčkováI.,KrekuleJ.,ŠebánekJ.akol:Fyziologierostlin,Academia,1998,484s./9/SchöllvanL.,KeltjensW.G.,HofflandE.,BreemenvanN.:Aluminiumconcentrationversusthebasecationto

aluminiumratioaspradictorsforaluminiumtoxicityinPinus sylvestris andPicea abiesseedlings.ForestEcologyandManagement,195,2004:301-309.

/10/ŠrámekV.,FadrhonsováV.,JurkovskáL.:Ca/AlratioinNorwaysprucefinerootsonmonitoringplotsintheCzechRepublic,Journalofforestscience,60,2014:121–131.

/11/ŠrámekV.,VejpustkováM.,NovotnýR.,HellebtrandováK.:YellowingofNorwaysprucestandsintheSilesianBeskids–damageextentanddynamics

/12/VieweghJ.,KusbachA.,MikeskaM.:Czechforestecosystemclassification.Journalofforestscience,49,2003:74–82.

/13/ZhangJ.&GeorgeE.:Changesintheextrabilityofcations(Ca,MgandK)intherhizospheresoilofNorwayspruce(Picea abies)roots.PlantandSoil243,2002:209-217.

Poděkování

Průzkum výživy lesa a šetření v nádobách bylo financovánoMinisterstvem zemědělství České republikyvrámcislužebvlastníkůmlesníchpozemků.Projektč.:13289/2006-16210.



Možnosti kultivácie huby Pleurotus ostreatus na substráte s prímesou kompostu z elektronických kompostérov

Posibilities of Pleurotus ostreatus mushroom cultivation on the substrate with added compost from electric composters

Summary

In thework thereareassessedpossibilitiesofPleu-rotus ostreatus cultivation on the substrate forti-fiedwith compost produced in electric composters.Electriccomposterisadeviceprocessingmainlygas-tro-waste.Within 24 hours specificmicroorganismsin a composter decompose its content to transformit into a concentrated compost characterized withhighphytotoxicitywhenundiluted.Basedontheob-tained resultswe can state that oystermushroom isable to grow and fructify on the substrate fortifiedwithcompostproduced inanelectric composter. Intheproducedmushrooms therewasobservedheavymetalsaccumulation.Heavymetalscontentmustbeobservedaccordingtotheactuallegislation.Thepro-ducedmushroomsdid not exceed allowed limits ofselected heavymetals andmay be considered safe.Key words: oyster mushroom; Pleurotus; heavy metals; compost

Súhrn

Práca hodnotí možnosti kultivácie huby Pleurotus ostreatusnasubstráteobohatenomokompostzelek-tronických kompostérov. Elektronický komposterje prístroj, spracovávajúci prevažne gastroodpady.Vpriebehu24hodínsaprostredníctvomšpeciálnychmikroorganizmovobsahkompostérurozložínakon-centrovanýkompost, vyznačujúci savnezriedenomstave vysokou fytotoxicitou. Na základe výsledkovmôžemekonštatovať,žehlivaustricovitá jenasub-stráte fortifikovanom kompostom z elektronickéhokompostéruschopnárásťaplodiť.Vdopestovanýchplodniciach bola sledovaná kumulácia vybranýchťažkýchkovov.Tietojezplatnejlegislatívypovinnésledovať.Dopestovanéplodniceneobsahovalinadli-mitnéhodnotyvybranýchťažkýchkovovapretoichmožnopovažovaťzabezpečné.Kľúčové slová: hliva ustricovitá; Pleurotus; ťažké kovy; kompost

Marcel Golian1, Dávid Chmelár1, Oleg Paulen2, Marianna Trochcová3

1,2Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, FZKI, 1Katedra zeleninárstva, 2Katedra ovo-cinárstva vinohradníctva a vinárstva, Tr. Andreja Hlinku 2, 949 76 Nitra, Slovenská republika3Ústredný kontrolný a skúšobný ústav poľnohospodársky v Bratislave, Oddelenie všeobecnej a karanténnej diagnostiky, Matúškova 21, 833 16 [email protected]

Úvod

Pleurotus ostreatus (Jacq.) P.Kumm. (Basidiomycota), hliva ustricovitá, pochádza z čeľadePleurotaceae zČíny,avšakdnesjerozšírenápocelomsvete.MetódynajejkultiváciubolivyvinutépočasprvejsvetovejvojnyvNemeckuanásledneboliaplikovanénakomerčnejúrovni/1/.Kompostovaniejevyužívanénastabi-lizáciuorganickéhoodpadu/2/3/.Takétobiologickéošetreniejefinančnenenáročnáaefektívnastratégiaakokvantitatívneredukovaťorganickézvyškyvznikajúcevkrajine.Faktorom,ktorývyvolávazáujemoštúdiumtejtoproblematikyjemožnosťkompostovaniabioa lignocelulózovýchodpadovs ichnáslednýmpoužitímvzniknutéhoproduktuprekultiváciuPleurotus sp. Pestovanie jedlýchhúb jealternatívnabiotechnológia,ktorázdôvodumožnostirecyklácieorganickýchvedľajšíchproduktovzpoľnohospodárskejčinnosti,doká-žerýchlo,efektívnebezzáťaženaživotnéprostredievyprodukovaťvysokohodnotnúpotravinusliečivýmiúčinkami.Takáto potravina je výnimočnápredovšetkýmz dôvoduvysokéhoobsahuproteínov,minerálovavybranýchlátoksmedicínskyafarmaceutickyvyužiteľnýmivlastnosťami.Jednoducháprípravasubstrátuanenáročnosťpestovaniahlivyustricovitejumožňujezdôvodurozvojanovýchtechnológiíjejkultiváciuužajvdomácomprostredí.Elektronickékompostéryurčenéprioritnenakompostovaniegastoodpadovsújednouztýchtotechnológií.ElektronickýkompostérvyužívaúčinnémikroorganizmyACIDULO,ktorésavďakavy-sokejteplotenad70°C,saliniteakyslostiprostrediarýchlomnožiaadokážubiologickyodpadrozložiťuždo24hodín/4/.Okreminéhosazdajúbyťuplatniteľnépriprípravesubstrátovprekultiváciuhlivyustricovitej.

Materiál a metódy

Príprava substrátov, inkubácia, inokulácia a fruktifikáciaOvereniemožnostinádobovejkultiváciehuby Pleurotus ostreatus nasubstrátesprímesoukompostuzelek-tronickýchkompostérovprebiehalavpriestorochSlovenskejpoľnohospodárskejuniverzityvNitreatopredo-všetkýmvlaboratóriáchKatedrybiochémieabiotechnológie,Fakultybiotechnológieapotravinárstva(FBP)aKatedryzeleninárstva,Fakultyzáhradníctvaakrajinnéhoinžinierstva(FZKI).Navýrobusubstrátu,smepo-užilielektronickýkompostérodfirmyJRKWaste.Kompostérsavyznačujepomalýmprocesomfermentácieslamyzaneustálehopremiešavaniasubstrátupripriteplote70°C.Prevytvoreniesubstrátupreprodukciuhli-vyustricovitejsmepoužilislamenépelety,voduakompostzelektronickéhokompostéru.Vpredchádzajúcompokusesmezistili,žesorpčnáschopnosťkompostujevzhľadomnajehohydrofóbnevlastnostiminimálna,rozhodlismesapretopridať2kgslamenýchpeliet,1kgkompostuzelektronickéhokompostérua5,3lvody.Takýtosubstrátsmenechalivelektronickomkompostéripodobu24hodín,zaúčelompriebehupasterizácievcelomobjemesubstrátupriteplote70°C.Nasledujúcideňsmevzniknutýsubstrátuložilidobiologickyroz-ložiteľnýchtašiek,á2kg.TaktopripravenésubstrátysmenechalivoľneschladnúťprenáslednúinokuláciuzrnitousadboukmeňahlivyHK35.Substrátysmeinkubovaliaždoúplnéhozbelenia.Plodenieprebehlopriteplote16°Caoptimálnychpestovateľskýchpodmienkach.Stanovenie obsahu vybraných ťažkých kovov Akomateriálnamineralizáciuvzoriekbolipoužitéchemikálievčistoteprestopovúanalýzu:HNO3(67až69%)(Normatom,VWR),H2O2(TraceSelect,SigmaAldrich),deionizovanávoda.Všetkypoužitélaboratór-nenádobybolipredpoužitímopláchnuté5,5%HNO3.NakalibráciuICP-OESbolpoužitýzmesnýštandardprvkovAl,Ag,Ba,Be,Bi,Ca,Cd,Co,Cr,Cs,Cu,Fe,Ga,In,K,Li,Mg,Mn,Mo,Na,Ni,Pb,Rb,Sr,Tl,V,Zn(MultielementstandardsolutionVforICP,SigmaAldrich).PracovnýplynpreICP-OESbolargónsčistotou99,999%(MesserTatragas,Slovensko).


Substráty boli podrobené tepelnému ošetreniu pomocou elektronického kompostéruGG02 (24 hodín pri70°C).Následnebolanavážkasubstrátuohmotnosti2kgumiestnenádobiologickyrozložiteľnýchobalov.Posamovoľnomschladnutíbolovykonanéinokulovaniezrnitousadbouhlivyustricovitej,kmeňHK35.Stavkolonizáciesubstrátovpodhubímmycéliabolsledovanýopticky,pričomvovariantesprímesoukompostubolizistenéznačnénedostatkysubstrátov.Poukončeníkolonizáciebolisubstrátyvbiologickyrozložiteľnýchobalochumiestnenédorýchliarne,vktorejbolizabezpečenéoptimálnepodmienkyprerastavývojplodníc(16°Ca80%RVV).Poniekoľkýchtýždňochbolipozorovanéprvéplodnice.Vovariantespridanýmkom-postomsazdôvoduvýskytukonkurenčnýchmikroorganizmovplodenievýraznéoddialilo.Bolotospôsobenékonkurenčnýmbojommedzimycéliomkultivovanejhubyakonkurenčnýmimikroorganizmami.Kurtzman/5/uvádzaniekoľkopríčinkontaminácieametódnaichmožnézamedzenie.Uvádzatiež,žepotláčaniein-fekčnéhotlakujeneodmysliteľnousúčasťoukultiváciehúb.NajčastejšiesavyskytujúcapríčinakontamináciejeobyčajnespôsobenárodomPenicilium sp.aTrichoderma sp. /6/.Tietopatogénysúzodpovednézačernenieazelenaniesubstrátu.Namikultivovanésubstrátyvšakajnapriekkontamináciivytvoriliplodnice,čopou-kazujenavysokúmierurezistenciehlivyustricovitejvočipatogénom.Vzhľadomnavýskytkonkurenčnýchmikroorganizmovpredpokladáme,žepočaspasterizáciesubstrátupomocouelektronickéhokompostérune-došlokúplnémuzahubeniutermorezistentnýchmikroorganizmov.PodľaBalasubramanyaaKathe/7/,došlopri pasterizácii substrátupravdepodobnek čiastočnému rozkladu celulózy ahemicelulózy, čo sprístupnilosubstrátkonkurenčnýmdruhomPenicillium sp.aTrichoderma sp.Zaujímavosťouvtomtoprípadeboltaktiežvýraznýúbytoknahmotnostisubstrátu,ktorýsaprejavilpourčitomčaseoddobyumiestneniapasterizova-néhosubstrátudobiologickyrozložiteľnéhoobalu.Predpokladáme,žedanýjavbolspôsobenýparopriepust-nosťouvýrobnéhomateriáluzktoréhobolbiologickýrozložiteľnýobalurčenýprekultiváciuhúbvyrobený.Mycéliumvšakajnapriekkonkurenčnémubojuspatogénmianízkejvlhkostikultivačnéhosubstrátudokázalosubstrátvmenšejmierekolonizovaťaponastaveníoptimálnychpodmienokpreplodeniesubstrátyvytvorilizárodkyplodníc i samotnéplodnice.Úrodyčerstvýchplodnícna týchto substrátochvšakboliminimálne.Naopak,prikontrolnýchvariantochobsahujúcichčistoslamenýsubstrátbezprímesíkompostuzelektrických



kompostérovnebolaspozorovanážiadnakontaminácia.Takakoinéhuby,ajhlivaustricovitájeznámasvojouschopnosťoukumulovaťzosubstrátuaprostrediarôznelátky,vrátaneprvkovakosúmeď,kadmium,olovo,ortuť,mangán,kobalt,nikel,železo,chróm,zinokainé.Vsúčasnostisúzpohľadukontaminácieplodníchlivyustricovitejťažkýmikovmiplatnévyhláškyanariadenia,stanovujúcenajvyššieprípustnélimitylenpredvavybranérizikovéprvkyatokadmiumaolovo.VNariadeníkomisie(EÚ)2015/1005z25.júna2015,ktorýmsamenínariadenie(ES)číslo1881/2006/8/,pokiaľideomaximálnehodnotyobsahuolovavurčitýchpotra-vinách,jemaximálnyprípustnýlimitprehlivuustricovitúurčenúnakonzumáciudo0,30mg.kg-1Pbčerstvejhmotyplodníc.Nariadeniekomisie(EÚ)číslo488/2014z12.mája2014,ktorýmsamenínariadenie(ES)číslo1881/2006/9/,súurčenémaximálnehodnotyobsahukadmiavpotravináchnaúrovnido0,20mg.kg-1 Cdčerstvýchplodníc.Kadmiumsakumulujehlavnevobličkách,slezine,apečeniajejhladinavkrvnomséresavýraznezvyšujepokonzumáciihúb/10/.Kadmiumsapretojavízpohľaduťažkýchkovovvhubáchakonajviacškodlivé.Olovojepodobneakokadmiumťažkýkov,ktorýnemápreukázanýžiadnypriaznivýúčinoknaľudskýmetabolizmusazároveňpreukazujeprogresívnutoxicitu.Olovosadoľudskéhoorganizmumôžedostaťzovzduchu,vodyalebopotravy.Kumulujesavkostiachamôžeprevziaťúlohuvápnika.Olovospôsobujeporuchyzdraviaakojenespavosť,únava,alebostratahmotnosti/11/.Môžemevšakkonštatovať,žekoncentrácietoxickýchkovovvnamianalyzovanýchplodniciachbolinízke.Obsaholovavplodniciachnasubstráteobohatenomkompostomzelektronickéhokompostubolpodprahomdetegovateľnostipretútoanalytickúmetódu(<LOD=0,2439mg/kgvčerstvýchplodniciach)aobsahkadmiapodprahomdetego-vateľnostipretútoanalytickúmetódu(<LOD=0,012mg/kgvčerstvýchplodniciach).PodľaFAO/WHOaKalac/12/jetolerovateľnýtýždennýpríjemkadmiaaolovasú0,007a0,025mg/kgtelesnejhmotnosti.Hladinyolovaakadmiasúvplodniciachveľminízkeapretosúplodnicezhľadiskabezpečnostivhodnénakonzumáciu.Výsledkynamianalyzovanýchvzoriekbolivztiahnuténahmotnosťzmrazenejvzorkyvmg/kg.Takútovzorkumôžemepovažovaťzaekvivalentčerstvejplodnice.

ZáverPrioverovaníprípravysubstrátupomocouelektronickéhokompostéruGG02podobu24hodínpri teplote70°Csmezistili,žetakýtopostupprípravysubstrátujeoptimálnyibapresubstrátyobsahujúceobilnúslamu.Prisubstrátochobohatenýchokompostzelektronickéhokompostérusmenedokázalizamedziťinfekčnémutlaku,ktorýzapríčinilkontamináciusubstrátovobsahujúcichpridanýkompost.Vprácismesledovalikumu-láciuvybranýchrizikovýchkovov.Obsahtýchtoprvkovbolvplodniciachnaúrovni,kedyhodnotynebolidetekovateľnénamistanovenoumetódou.Zvýsledkovprácesmezistili,želimitstanovenýnariadenímeuróp-skejkomisie,zaoberajúcisaobsahomolovaakadmiavplodniciachPleurotus spp.nebolprekročenýapreto,môžemekonštatovať,žeplodnicesúkvalitatívnevyhovujúcenadennúkonzumáciu.V ďalších etapách skúmania odporúčame overiť možnosť využitia iného, agresívnejšieho a konkurencieschopnejšiehokmeňahubyPleurotus ostreatusnakultiváciunasubstrátefortifikovanomkompostomzelek-tronickéhokompostéru.Rovnakoodporúčamevenovaťpozornosťmožnejmikrobiálnejkontamináciiplodníckompostovacímibaktériami (ACIDULO)zaúčelompreskúmaniamožnéhozdravotného rizikaprekonzu-menta.

Literatúra/1/Wojewoda,W.2003.ChecklistofPolishLargerBasidiomycetes.W.SzaferInstituteofBotany,PolishAcademy

ofSciences.2003.p.812.ISBN83-89648-09-1./2/Hachicha,S.,Sellami,F.,Cegarra,J.,Hachicha,R.,Drira,N.,Medhioub,K.,Ammar,E.2009.Biologicalactivity

duringco-compostingofsludgeissuedfromtheOMWevaporationpondswithpoultrymanure-Physico-chemicalcha-racterizationoftheprocessedorganicmatter.JournalofHazardousMaterials,vol.162,Issue1,2009,Pages402-409,ISSN0304-3894,https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.05.053.

/3/Niwagaba,C.,Nalubega,M.,Vinnerås,B.,Sundberg,C.,Jönsson,H.2009.Substratecompositionandmois-ture in composting source‐separated human faeces and foodwaste. EnvironmentalTechnology. p. 487-497.DOI:10.1080/09593330902788236.

34

Poďakovanie

UvedenáprácavzniklazafinančnejpodporyvýskumnéhoprojektuVEGA1/0087/17aGASPU07-GAS-PU-2018.VedeckápublikáciavzniklaspodporouVýskumnéhocentraAgroBioTechvybudovanéhovrámciprojektuVybudovanievýskumnéhocentra,„AgrobioTech“ITMS26220220180.

/4/Anonym6.ElektrickýkompostérGG02.[online]2019.[cit.23.05.2019].Dostupnénainternete:https://www.zemito.sk/elektricke-kompostery/elektricky-komposter-gg02/.

/5/Kurtzman,R.H.2010.Pasteurizationofmushroomsubstrateandothersolids.Afr.J.Environ.Sci.Technol.,vol.4(13),p.936−941.

/6/Oseni,T.O.,Dlamini,S.O.,Earnshaw,D.M.,Masarirambi,M.T. 2012.Effectof substratepre- treatmentmethodsonoystermushroom(Pleurotusostreatus)production.Int.J.Agric.Biol.,vol.14,p.251–255.

/7/Balasubramanya,H.R.,Kathe,A.A.1996.Aninexpensivepretreatmentofcellulosicmaterialsforgrowingedi-bleoystermushrooms.BioresourceTenolog.,vol.57,p.303-305.10.1016/S0960-8524(96)00086-7.

/8/Regulation(EC)No2015/1005of25June2015amendingRegulation(EC)No1881/2006asregardsma-ximumlevelsofleadincertainfoodstuffs.OJL161,26.6.2015,p.9-13.

/9/Regulation(EC)No488/2014oftheEuropeanParliamentandoftheCouncilof12.May2014amendingRegulation(EC)No1881/2006asregardsmaximumlevelsofcadmiuminfoodstuffs.OJL138,13.5.2014,p.75-79.

/10/Kalač,P.,Svoboda,L.2000.Areviewoftraceelementconcentrationsinediblemushrooms.FoodChem.Vol.69,p.273–81.

/11/Udochukwu,U.,Nekpen,B.O.,Udinyiwe,O.C.,Omeje,F,I.2014.BioaccumulationofHeavymetalsandpo-llutantsbyediblemushroomcollectedfromIselumarketBenin-city.IntJCurrMicrobiolAppSci.Vol.3(10),p.52–7.

/12/Kalač,P.2010.TraceelementcontentsinEuropeanspeciesofwildgrowingediblemushrooms:Areviewfortheperiod2000–2009.FoodChem.122:2–15.



Hodnocení teploty půdy v souvislosti s fenologickýmpozorovaním ječmene jarního v období 1991–2012Soil temperature evaluation in relation with phenologi-cal observation of spring barley during period 1991-2012

Summary

Soil isanessentialcomponentof theenvironment-itmakesthemainconditionsforlifeontheEarth.Itplaysanimportantroleinthestabilityofecosystemsbyinfluenceofbalanceofmatterandenergyandinthehydrologicalcycle.That´swhyphysicalpropertiesofthesoilhaveasignificantroleinmanyprocesses,especiallyinthechemicalandbiologicalinteractionswhichareboundtothesoilenvironment.Phenologi-calobservationsplayimportantroleininvestigationofagroclimaticconditionsofthearea.Thesoiltem-perature ismeasuredat stationsofCHMIdepthsof5,10,20,50and100cmbelowthelawn.FieldcropphenologicalobservationswaspartofCHMIpheno-logicalobservingprogramme.Inthispaperwereana-lysedmeandecadevaluesinApril,MayandJuneofsoil temperature at depthof5 cmandphenologicalobservations of spring barley within period 1991–2012 from selectedCHMI stations usingMicrosoftExcelandGISCLIDATAsoftware.Key words: soil temperature; spring barley; pheno-phase; decade; Czech Hydrometeorological Institu-te; GIS

Souhrn

Půdapatřímezizákladnísložkyživotníhoprostředí,kterépodmiňujíudrženíživotanaZemi.Podílísenastabilitěekosystémů,ovlivňováníbilancelátekaener-gie, a hydrologického cyklu. Proto mají fyzikálnívlastnostipůdyvýznamnourolivmnohaprocesech,předevšímvchemickýchabiologickýchinterakcích,kteréjsouvázánynapůdníprostředí.Fenologickápo-zorovánízachycujíčasovýchodvývojerostlinajsoudůležitápřipoznáváníazkoumaníagroklimatickýchpodmínekúzemí.TeplotapůdyjenastanicíchČeské-hohydrometeorologickéhoústavustandardněměřenavhloubkách5,10,20,50a100cmpodposekanýmtrávníkem.Fenologiepolníchplodinbylasoučástífe-nologickéhopozorovacíhoprogramuČHMÚdoroku2012.Vpříspěvkubylyvyhodnocenyprůměrnéde-kádníhodnotyteplotypůdyvdubnu,květnuačervnuvhloubce5cmanástupyvybranýchfenologickýchfázíječmenejarníhozaobdobí1991–2012zestanicČHMÚpomocíMicrosoftExcelaClidata-GIS.Klíčová slova: teplota půdy; ječmen jarní; fenofáze; dekáda; Český hydrometeorologický ústav; GIS

Lenka Hájková1, Věra Kožnarová2

1Český hydrometeorologický ústav, oddělení biometeorologických aplikací, Na Šabatce 17, 143 06 Praha 4 - Komořany, [email protected] agroekologie a rostlinné produkce, Fakulta agrobiologie, potravinových a přírod-ních zdrojů, ČZU v Praze, 165 21 Praha 6 - Suchdol

Úvod

Mezizákladnísložkyživotníhoprostředí,kterépodmiňujíudrženíživotanaZemi,patřípůda,kteráhrajene-zastupitelnourolivestabilitěekosystémůprostřednictvímbilancelátekaenergie,avhydrologickémcyklu.Půdajevýsledkempůdotvornýchprocesů,kdefaktorypůsobícínapůdotvornýsubstrátjsoupříčinouvznikurůznýchpůdníchdruhůatypů/1/.Fyzikálnívlastnostipůdysepodílejínamnohaprocesech,předevšímvche-mickýchabiologickýchinterakcích,kteréjsouvázánynapůdníprostředí.Jednouzvýznamnýchagrometeorologickýchcharakteristikjeteplotapůdy,kteráovlivňujerůstavývojpůd-níchorganizmůakořenů,azároveňsetakpodílínaúrodnostipůdy/2/.Variabilitateplotypůdyurčujedobusetí,klíčení,vzcházeníapřezimovánírostlinamikroklimaticképodmínky.Dle/1,2a3/jedenníchodteplotypůdyvevšechhloubkáchnejvíceovlivňovánsoučasnýmpůsobenímmnohafaktorů(zejménaobsahuvodnípáryavzduchu),utužení,nebonaopakprokypření,jakpovrchových,takihlubšíchvrstev,výšceahustotěporostu,sněhovépokrývce,případněnanastýlanýchmateriálech).Významnývlivmátaképočasídetermi-novanésynoptickousituacíalokálnímipodmínkamiapodnebí,kteréjeurčenézejménazeměpisnoušířkou,maritimitouakontinentalitou./4/.Tytoskutečnostisepakpromítajídonástupu,trváníakoncifenologických

fázírostlin/5/atímseipodílejínavýslednémproduktu–výnosuakvalitězemědělskýchplodin.Protojsouinformaceoteplotěpůdyvelmidůležité,vesvémdůsledkumohourozhodovatioekonomicezejménavoblastiprecizníhozemědělství/4/.

Materiál a metody

AnalýzavariabilitypůdníteplotyjezaloženanaúdajíchzestanicČeskéhohydrometeorologickéhoústavu,kdeseteplotapůdyměřípodlemezinárodnímetodikyWorldMeteorologicalOrganization/6/tj.podtravna-týmpovrchem.Databázebylavytvořenaztermínovýchměřenív07:00,14:00a21:00hstředníhomístníhoslunečníhočasu.Průměrnádenníteplotapůdybylavypočtenanazákladěvztahu:tprům=(t7h+t14h+t21h)/3.Zden-níchhodnotjsounásledněpočítánydekádní,měsíčníaročníprůměry.Hodnotyteplotypůdyvhloubce5cmbylyexportoványzklimatologickédatabázeČHMÚCLIDATA.Vliv teplotypůdynamikroklimaticképodmínkybylposuzovánpomocínástupufenologickýchfázízemě-dělskyvýznamnéplodiny-ječmenejarního(Hordeum vulgare),kterýzároveňpatřímezivýznamnépylovéalergeny.Zpracovánabyladataz80fenologickýchstanicČHMÚ,kterésenacházejínaúzemíČeskérepubli-kyvrůznénadmořskévýšce(od155mn.m.-Doksanydo725mn.m.-Nedvězí).Zfenologickýchfázíbylyvybrányetapycharakterizujícíontogenetickývývoj ječmene jarníhoběhemvegetačníhoobdobí.FenofázejsouoznačenykódyBBCH/7/,kterésepoužívajívmezinárodnífenologickéspolupráci.

Obr. 1: Průměrná dekádní teplota půdy v hloubce 5 cm v dubnu

Jednáseofenologickéfáze:• vzcházení (BBCH 10),kdynadpovrchpůdypro-

niklyprvnínadzemníorgány(uobilovinsejednáoprvnílist,kterývyrůstázkoleoptile);

• odnožování (BBCH 21),kdyjeuobilovinjasněviditelnýprvnílistprvníodnože-postranníhový-honu;

• druhé kolénko (BBCH 31 a BBCH 32)-vtěchtofázíchseodsebeneoddalujíjenbázečepelí,aletakékolénka,kteráoddělujíjednotlivéčástistéblaaznichžvyrůstajílisty;

• metání (BBCH 55),přikterémzpochvyprapor-covéholistuvyčníváprávěpolovinakvětenství;

• počátek kvetení (BBCH 61),kdyvestředníčástikvětenství (klasu)dojdekprasknutíprašníkůnajiž vyvinutých z květů vyčnívajících tyčinkáchanáslednémuuvolňovánípylu.

Fenologická data byla exportována z databáze FE-NODATA.Domapovéhozpracováníbylapoužitaměřenípůdníteplotyzmeteorologickýchstanic,kterésenacházejívrozmezínadmořskévýškyod158m(Doksany)po1118m(Churáňov).Mapybylyvykreslenyvprostře-díClidata-GIS (ArcGIS 10)metodouClidata-DEMsezávislostínanadmořskévýšce.Vstupníhodnotoupro vykreslenímapy teploty půdy byly průměry zadekádyvměsícíchduben,květenačervenzaobdo-bí 1991–2012. Fenologické mapy byly vykreslenyzprůměrnéhodatanástupupříslušnéfenologickéfázezastejnéobdobíjakoteplotapůdy.Prozjištěnívzta-humeziteplotoupůdyadatemnástupufenofázebylapoužitPearsonůvkorelačníkoeficient (PCC),výpo-čtybylyprovedenyvprostředíMicrosoftExcel.

1. dekáda

2. dekáda

3. dekáda


Praha 3. až 5. září 2019 38Výsledky a diskuse

Plošnévyhodnoceníprůměrnéteplotypůdypodekádáchvměsícíchduben,květenačervenjeuvedenovná-sledujícímgrafickémvyjádření(obr.1až3).

Obr. 2: Průměrná dekádní teplota půdy v hloubce 5 cm v květnu

Obr. 3: Průměrná dekádní teplota půdy v hloubce 5 cm v červnu

Obr. 4: Průměrné datum fáze vzcházení (BBCH 10) Obr. 5: Průměrné datum fáze odnožování (BBCH 21)

3. dekáda 3. dekáda



Obr. 6: Průměrné datum fenofáze druhého kolénka (BBCH 31 a 32)

Obr. 7: Průměrné datum fenofáze metání (BBCH 51)

Obr. 8: Průměrné datum počátku kvetení (BBCH 61)

Dalšímapy (obr. 4 až 8) představují časový nástup(průměrnédatumzaanalyzovanéobdobí1991–2012)vybranýchfenologickýchfází(vzcházení,odnožová-ní,druhéhokolénka,metíníapočátkukvetení)ječme-nejarního.AnalýzavztahumeziteplotoupůdyadatemnástupufenologickéfázebylaprovedenapomocíPearsonovakorelačníhokoeficientu(PCC),výsledkyjsouuvede-nyvtabulce1.

Tab. 1: Pearsonův korelační koeficient

vzcházení (BBCH 10)

odnožování (BBCH 21)

druhé kolénko (BBCH 31 a 32)

metání (BBCH 55)

počátek kvetení (BBCH 61)

Duben

1. dekáda -0.331 -0.224 -0.114 -0.222 -0.294

2. dekáda -0.334 -0.323 -0.228 -0.310 -0.353

3. dekáda -0.359 -0.285 -0.176 -0.248 -0.295

Květen

1. dekáda -0.236 -0.257 -0.164 -0.236 -0.289

2. dekáda -0.228 -0.214 -0.130 -0.198 -0.254

3. dekáda -0.194 -0.279 -0.137 -0.243 -0.295

Červen

1. dekáda *** *** -0.104 -0.181 -0.204

2. dekáda *** *** -0.181 -0.284 -0.291

3. dekáda *** *** -0.175 -0.282 -0.278*** - v této době se fáze nevyskytuje

Závěr

Vpříspěvkubylaplošněvyhodnocenaprůměrnádekádníteplotapůdyvhloubce5cmvdubnu,květnuačerv-nuaprůměrnádatanástupuvybranýchfenologickýchfází (vzcházení,odnožování,druhékolénko,metáníapočátekkvetení)ječmenejarníhovdobě,kdysevyvíjíkořenovýsystémapozdějinastávákvetení(pylovéalergie).Bylozjištěno,ževdoběvzcházeníjeteplotapůdyvrozmezí5až11°C,přiodnožování11až17°C,vdobědruhéhokolénka11až20°C,přimetáníakveteníjeteplotapůdy14až20°C.HodnotyPCCjsouzáporné,cožodpovídáhypotéze,čímvyššíjeteplotapůdy,tímrychlejšíjeontogenetickývývojrostliny.Nej-vyššíhodnotyPCCjsouufázíodnožování(BBCH21),druhékolénko(BBCH31a32),metání(BBCH55)apočátekkvetení(BBCH61)ve2.dekádědubna,uvzcházení(BBCH10)ve3.dekádědubna.

Vliv abiotických a biotických faktorů na vlastnosti rostllinxxxxx3539

Praha 3. až 5. září 2019 40Literatura

/1/Kožnarová,V.,Klabzuba,J.,Sulovská,S.(2011):Příspěvekkestudiuteplotníchpodmínekvpůdě.SborníkVlivabiotickýchabiotickýchfaktorůnavlastnostirostlin2011.ČZUvPrazeaVÚRVRuzyně.Powerprint.ISBN978-80-213-2160-1.p.14-19.

/2/Hájková,L.,Kožnarová,V.,Hnilička,F. (2017):VyhodnocenívybranýchagroklimatickýchcharakteristikvevegetačnímobdobínaúzemíČRzaobdobí1961–2010.Vlivabiotickýchabiotickýchstresorůnavlastnostirostlin2017(Sborníkrecenzovanýchvědeckýchprací)Influenceofabioticandbioticstressesonpropertiesofplants2017(Procee-dingsofscientificarticles)ČeskázemědělskáuniverzitavPraze,2017ISBN:978-80-213-2767-2.str.3–11.

/3/Klabzuba,J.(2001):Bilanceteplanaaktivnímpovrchu,teplotapůdy,vzduchuavody.ŘadaAplikovanámeteo-rologieaklimatologie.PowerprintPraha,ISBN80-213-0778-1,46s.

/4/Kožnarová,V.,Voborníková,J.,Hamouz,K.(2000):Monitoringteplotypůdyvporosturanýchbrambor.Za-myšlenínadrostlinnouvýrobou2000/ČeskázemědělskáuniverzitavPrazeakatedrarostlinnévýrobynaČZU/ISBN80-213-0692-0.str.372-378.

/5/Hájková,L.,Kožnarová,V.,Sulovská,S.,Nekovář,J.(2013):FenologickécharakteristikyvybranýchlesníchbylinvČesku,ČHMÚ.Praha90s.

/6/Anonymus(1992):Measurementoftemperatureandhumidity:specification,construction,propertiesanuseoftheWMOpsychrometer(R.G.Wylie,T.Lalas,T.).TechnicalNote,no.759,Ženeva:WMO,71s.

/7/MeierU.(ed.)2001:Growthstagesofmono-anddicotyledonousplants.BBCHMonograph(2.ed.).FederalBiologicalResearchCentreforAgricultureandForestry,Berlin(https://www.politicheagricole.it/flex/AppData/WebLi-ve/Agrometeo/MIEPFY800/BBCHengl2001.pdf25.6.2018).

Poděkování

PříspěvekvzniklsinstitucionálnípodporouProgramuprodlouhodobýkoncepčnírozvojvýzkumnéinstituceposkytovanéMŠMTČR.


Růstové a biochemické změny kořenů hrachu a kukuřice pod vlivem antropogenního stresu

Growth and biochemical changes in roots of pea and maize under anthropogenic stress

Summary

Diclofenac (DCF; 0.1 to 10 mg/L) accumulated inroots of 20-day-old pea and maize plants causeda decrease in their biomass and changes in mor-phology. Contents of H2O2 and superoxide incre-ased in both species. Activity of antioxidant de-fence mechanisms was elevated in pea under lowDCF treatments, but decreased in maize under alltreatments.Oxidative injury of root cells expressedas lowered oxidoreductase activity together withthe membrane integrity disruption confirmed hi-ghersensitivityofmaizeasamonocotplanttoDCF.Key words: Pisum sativum; Zea mays; diclofenac; root system; oxidative stress

Souhrn

Diklofenak (DCF; 0.1 až 10 mg/L) akumulovanývkořenechdvacetidenníchrostlinhrachuakukuřicezpůsobilpoklesbiomasyazměnyv jejichmorfolo-gii.ObsahH2O2asuperoxidusezvýšiluoboudru-hů.Aktivita antioxidačních obrannýchmechanismůbyla zvýšená u hrachu při nízkých zatíženíchDCF,ukukuřicesevšaksnížilapodvlivemvšechzatížení.Oxidativní poškození buněk kořenů vyjádřené jakosníženáoxidoreduktázováaktivitaanarušeníintegri-ty membrán potvrdilo vyšší citlivost kukuřice jakojednoděložnérostlinykDCF.Klíčová slova: Pisum sativum; Zea mays; diklofenak; kořeny; oxidativní stres

Markéta Hájková1, Marie Kummerová1, Štěpán Zezulka1, Petr Babula2,Kateřina Svobodová3, Ján Šmeringai1

1Ústav experimentální biologie – oddělení fyziologie a anatomie rostlin, Přírodovědecká fakul-ta, Masarykova univerzita Brno, Kotlářská 2, 611 37 Brno, [email protected]ý ústav, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita, Kamenice 753/5, 625 00 Brno3Laboratoř metabolomiky a izotopových analýz, Ústav výzkumu globální změny, AV ČR, v.v.i., Bělidla 4a, 603 00 Brno

Úvod

Terestricképrostředí,zejménazemědělsképůdyjsoustálevícekontaminoványléčivyaproduktyjejichtrans-formacevdůsledkuaplikaceodpadníchvodakalů/1,2/nebopřímozprofylaktickéléčbyzvířat/3/.Úči-nekkontaminacenanecílovéorganismy/4/včetněrostlinjakoprimárníchproducentůvpotravnímřetězci,jevsoučasnostipředmětemintenzivníhostudia.Širocepoužívanánesteroidníprotizánětliváléčiva,jakojediklofenak(DCF),mohoujakostresovýfaktorovlivnitvšechnastádiavývojekulturníchplodinodklíčeníporeprodukci.Jejichvlivnabiochemickéafyziologicképrocesysemůžekvalitativněikvantitativněodrazitvprodukcibiomasy.Akumulaceatransformaceléčivvpletivechabuňkáchmůžezpůsobitzměnyvenzyma-tickýchineenzymatickýchsložkáchantioxidačníchobrannýchmechanismů.TatostudieporovnávávlivDCFnakořenyjednoděložnéadvouděložnérostlinyjakoprimárnímístokonta-minacescílemvyhodnotit:• rozdílyvcitlivostimezinimi,• morfologické,růstovéabiochemicképarametry,kterébyvčasněacitlivěindikovalyúčinekléčiva.

Materiál a metody

Hráchsetý(Pisum sativum,cv.Oskar)akukuřicesetá(Zea mays,cv.Agnan)bylykultivoványvReid-Yorkživnémroztokubez(kontrola)aspřídavkemDCF0.1;1;5a10mg/L.Po20dnechkultivacevřízenýchpod-mínkách(teplota20±2°C,relativnívzdušnávlhkost60%,ozářenost150–200µmol/m2.s,fotoperioda14/10;provzdušňování;výměnamédiapo7dnech)bylyu5rostlinzkaždéhozatíženíhodnocenydélkaprimárníhokořene,hmotnostsušinykořenůazdokumentovánajejichmorfologie.Obsahreaktivníchforemkyslíku/5/,

41

Praha 3. až 5. září 2019 42celkováantioxidačníkapacita,obsahcelkových thiolů /6/, aktivita superoxiddismutázy (SOD)akatalázy(CAT)/7/,aktivitamitochondriálníchdehydrogenáz(MTT)aintegritamembránjakoakumulaceEvansBlue/8/bylystanovenyspektrofotometricky.VsušiněkořenůbylmetodoukapalinovéchromatografiedetekovánobsahDCF.Výsledkybylyvyhodnocenyjednocestnouanalýzourozptylu(ANOVA)aTukeyHSDtestempřiP<0.05.

Výsledky a diskuse

Schopnostrostlinpřijímat,translokovataakumulovatDCFjezákladnípodmínkouprojehofytotoxickýúči-nek.PřinejvyššímzatíženíDCF(10mg/L)byladélkaprimárníhokořeneukukuřice redukovánao32%asušinakořenůo62%,uhrachudélkaprimárníhokořenepouzeo22%asušinao47%(graf1a,b).Vkoře-nech,kterébylyvpřímémkontaktusléčivemvživnémroztoku,sejehoobsahzvyšovalsestupněmzatížení.VkořenechkukuřicebyloakumulovánoažpětinásobněvíceDCFnežuhrachu(graf1c).

Graf 1: Délka primárního kořene (a), sušina kořenů (b) a obsah DCF (c) v kořenech hrachu a kukuřice kulti-vovaných 20 dnů v R-Y roztoku s DCF 0 (K - kontrola), 0.1; 1; 5 a 10 mg/L (průměr ± směrodatná odchylka, ANOVA, Tukey HSD test, p < 0.05)

Graf 2: Obsah H2O2, O2- a celko-vých thiolů (a, b, c), antioxidační kapacita a aktivita SOD a CAT (d, e, f), akumulace Evans Blue (g) a akti-vita oxidoreduktáz (MTT; h) v koře-nech hrachu a kukuřice po 20 dnech kultivace v R-Y roztoku s DCF 0 (K - kontrola); 0.1; 1; 5 a10 mg/L.

a b c

a cb

d e f

g h

(průměr ± směrodatná odchylka, ANOVA, Tukey HSD test, p<0.05)


Literatura1/Bo,L.,Feng,L.,Fu,J.,Li,X.,Li,P.,Zhang,Y.:Thefateoftypicalpharmaceuticalsinwastewatertreatmentplants

ofXi’ancityinChina.JournalofEnvironmentalChemistryandEngineering,3,2015:2203-2211./2/Li,Y.,Zhu,G.,Ng,W.J.,Tan,S.K.:Areviewonremovingpharmaceuticalcontaminantsfromwastewaterby

constructedwetlands:designperformanceandmechanism.ScienceoftheTotalEnvironment,468-469,2014:908-932./3/Bártíková,H.,Podlipná,R.,Skálová,L.:Veterinarydrugsintheenvironmentandtheirtoxicitytoplants.Che-

mosphere144,2016:2290-2301./4/Acuña,V.,Ginebreda,A.,Mor,J.R.,Petrovic,M.,Sabater,S.,Sumpter,J.,Barceló,D.:Balancingthehealth

benefitsandenvironmentalrisksofpharmaceuticals:Diclofenacasanexample.EnvironmentInternational,85,2015:327-333.

43Přímýkontaktmeristematickýchpletivkořenůskontaminantemlimitujejejichrůst(obr.1)avýznamnětakredukujeiabsorpčníplochukořenepropříjemvodyaživin.Růstovézměnykořenůrostlinvystavenýchúčin-kuléčivajsouvšakdůsledkemizměnvbiochemickýchafyziologickýchprocesechprobíhajícíchvbuňkáchapletivechnejenkořenů,ale ivnadzemníchčástechrostlin /9/.Hodnotysledovanýchbiochemickýchpa-

Obr. 1: Kořenový systém rostlin hrachu a kukuřice po 20 dnech kultivace v R-Y roztoku s DCF 0 (kontrola), 1 a 10 mg/L. Úsečka znázorňuje délku 5 cm.

rametrůvkořenechobourostlinnýchdruhůukázaly,žeDCFindukovaloxidativnístres.Obsahreaktivníchforemkyslíkukorelovalsestupněmzatížení,nejvyššíobsahH2O2aO2bylzjištěnukukuřice(graf2a,b).Antioxidační obranné mechanismy, zahrnující jakneenzymatickou (obsah thiolových sloučenin; graf2c), tak i enzymatickou složku (superoxid dismutá-za-SOD,kataláza-CAT;graf2e,f),vykázalyzměnyvaktivitě.Možnýstimulačníúčinekléčivabylprokázánpřinízkýchkoncentracích0.1a1mg/lDCF,význam-né snížení celkové antioxidační kapacity a aktivityobou enzymůbylo zaznamenáno zejména u kořenůkukuřice při 10mg/LDCF.Aktivitamitochondriál-níchoxidoreduktáz(MTT;graf2h)jakomíraviabilitybuněkkořenůukázalavýznamnýpoklesuoboudruhůzejménapodvlivem5a10mg/LDCF.MechanismusfytotoxicityDCFvšakdosudnenízcelaznámý.

Diklofenakemnavozenýoxidativnístressenaúrovnibuněkodrazilivefunkčnostimembrán.Míraakumu-laceEvansBlue(graf2g)jakuhrachu,takiukukuřicesevýznamnězvyšovalajižod1mg/LDCF.Vedleperoxidacemembránovýchlipidůvdůsledkupřítomnostireaktivníchforemkyslíku,hydrofobnípovahaDCFzvyšujetaképravděpodobnostjehoakumulacevmembránách,kterámůževéstažktzv.narkotickétoxicitě/10/.Výsledkemjezměnavestavběasníženífunkčnostimembrán.Diklofenakemnavozenýoxidativnístressenaúrovnibuněkodrazilivefunkčnostimembrán.MíraakumulaceEvansBlue(graf2g)jakuhrachu,takiukukuřicesevýznamnězvyšovalajižod1mg/LDCF.Vedleperoxidacemembránovýchlipidůvdůsledkupřítomnostireaktivníchforemkyslíku,hydrofobnípovahaDCFzvyšujetaképravděpodobnostjehoakumula-cevmembránách,kterámůževéstažktzv.narkotickétoxicitě/10/.Výsledkemjezměnavestavběasníženífunkčnostimembrán.

Závěr

Tatostudieprokázala,žerostlinyreagujínaakutníachronickéenvironmentálnízatížení(DCF)arizikaspo-jenásvyužívánímodpadníchvodakalůkontaminovanýchléčivynelzepodcenit.PoklesprodukcebiomasybylpodvlivemDCFvýznamnějšíujednoděložnékukuřicevporovnánísdvouděložnýmhrachem.Změnyvbiochemickýchprocesechnaúrovnibuněkpředcházejízměnámnaúrovnirostlinnýchorgánůa,jakdoklá-dajíuvedenévýsledky,mohoubýtvčasnýmindikátoremvlivustresoru.


Poděkování

UvedenáprácebylapodpořenaprojektemGAČRč.GF17-33746L.

44/5/Jiao,C.J.,Jiang,J.L.,Li,C.,Ke,L.M.,Cheng,W.,Li,F.M.,Li,Z.X.,Wang,C.Y.:β-ODAPaccumulationcould

berelatedtolowlevelsofsuperoxideanionandhydrogenperoxideinLathyrus sativusL..FoodChemistryandToxi-cology,49,2011:556-562.

/6/Ellman,G.L.:Tissuesulfhydrylgroups.ArchivesofBiochemistryandBiophysics,82,1959:70-77./7/García-Limones,C.,Hervás,A.,Navas-Cortés,J.A.,Jiménez-Díaz,R.M.,Tena,M.:Inductionofanantioxidant

enzymesystemandotheroxidativestressmarkersassociatedwithcompatibleandincompatibleinteractionsbetweenchickpea(Cicer arietinumL.)andFusarium oxysporum f.sp.ciceris.PhysiologyandMolecularBiologyofPlants61,2002:325-337.

/8/Babula, P.,Vaverková,V., Pobořilová,Z.,Ballová,L.,Masařík,M., Provazník, I.: Phytotoxic action of na-phthoquinonejuglonedemonstratedonlettuceseedlingroots.PlantPhysiologyandBiochemistry,84,2014:78-86.

/9/Zezulka,Š.,Kummerová,M.,Babula,P.,Hájková,M.,Oravec,M.:Sensitivityofphysiologicalandbiochemicalendpointsinearlyontogeneticstagesofcropsunderdiclofenacandparacetamoltreatments.EnvironmentalScienceandPollutionResearch26,2019:3965–3979.

/10/Corcoll,N.,Acuña,V.,Barceló,D.,Casellas,M.,Guasch,H.,Huerta,B.,Petrovic,M.,Ponsatí,L.,Rodríguez--Mozaz,S.,Sabater,S.:Pollution-inducedcommunitytolerancetonon-steroidalanti-inflammatorydrugs(NSAIDs)influvialbiofilmcommunitiesaffectedbyWWTPeffluents.Chemosphere112,2014:185-193.


Vliv zasolení na rychlost výměny plynů juvenilníchrostlin z čeledi dýňovité

The influence of salinity stress on rate of gase exchange in juvenile plants of the family cucurbitaceae

Summary

Salinitywasinducedinplantsbyvariousconcentra-tionsofsodiumchloridesolution.Therewere4va-riants: control (H2O) and three variants had a con-centrationof0.15M;0.20Mand0.25MNaCl.Theexperimentalplantswere three species– cucumber,gourdand lagenaria. In the juvenilestagesofdeve-lopment of selected species of vegetables, the gasexchange ratewasmeasured using the infrared gasanalyser LCpro+. Cucumber had the highest rateof photosynthesis difference between control andstressed variant 0.25 M ranging from 6.49 μmolCO2.m

-2.s-1and9.03μmolCO2.m-2.s-1.Thegourdse-

emstoberesistanttosalinitystress.Herewasmeasu-redthelowestdifferencebetweencontrolandstressedgroupsofphotosynthesisrateof0,96μmolCO2.m

-2. s-1,where in thecaseofcontrolphotosynthesis ratewas7.63μmolCO2.m

-2.s-1.Therateof transpirationwas0.37mmolH2O.m

-2.s-1(0.20M,gourd)and0.89mmolH2O.m

-2.s-1(control,lagenaria).Key words: lagenaria; cucumber; gourd; salini-ty stress; photosynthesis rate; transpiration rate

Souhrn

Veskleníkovýchpokusechbylagazometrickyměřenarychlostfotosyntézy,transpiraceujuvenilníchrostlinokurky,tykvealagenárie.Schémapokusuzahrnovalo4varianty:kontrola(H2O)a tři koncentraceNaCl: 0,15 M;0,20Ma0,25MNaCl.Dlezískanýchvýsledkůnejcitlivějireagovalanaza-solení okurka setá ´MarkýzaF1´, u které byl zjiš-těnnejvyšší rozdíl rychlosti fotosyntézymezi kont-rolní(9,03μmolCO2.m

-2.s-1)astresovanouvariantou0,25M(6,49μmolCO2.m

-2.s-1).Jako odolná se jeví tykev obecná ´StartGreen F1´,kdy v případě rostlin kontrolních byla rychlost fo-tosyntézy7,63μmolCO2.m

-2.s-1auvarianty0,25MNaCl byla ve výši 6,67 μmol CO2.m

-2.s-1. Rychlosttranspirace byla od0,37mmolH2O.m

-2.s-1(0,20M;tykev obecná) do 0,89 mmol H2O.m

-2.s-1 (kontrola,lagenárieobecná).

Klíčová slova: okurka; tykev; lagenárie; fotosyntéza; transpirace; zasolení

František Hnilička1, Helena Hniličková1, Jiří Kudrna1, Kamil Kraus1, Ján Kukla2,Ivica Pivková2, Margita Kuklová2

1Česká zemědělská univerzita v Praze, FAPPZ, KBFR, Kamýcká 129, 165 21 Praha 6 – Suchdol, [email protected] Ústav ekológie lesa SAV, Štúrova 2, 960 53 Zvolen, Slovenská [email protected]

Úvod

Zanejvýznamnějšíchemickývlivnapůduarostlinylzepovažovatsalinitu/6/. /1/popisujísalinizaci jakocelosvětovýproblémživotníhoprostředí,který sevyskytujepřevážněvaridnícha semiaridníchoblastechazpůsobujedegradacipůdy.Prvkyjakochlór,sodíkadalšípůsobínaorganismusškodlivě.Přivysokémob-sahusolivpůděnastáváúhynrostlin.Dle/7/jepříčinoutzv.osmotickýefekt.Soli,které jsouvevelkémmnožstvíobsaženévpůdnívodě,způsobujívzrůstpotenciálupůdnívody, tedyenergii, kterou je poutánavodav půdě.Průtokvody z půdydokořenů rostlin je zpomalenýv porovnánísprůtokemvody,vekteréjeobsaženéminimumsoli.Růstrostlinjezpomalený,obdobnějakojetovpřípaděznačnéhopoklesuvlhkostivpůdě.Přivýraznémzvýšeníobsahusoli,rostlinyvadnoustejnětakjakopřipo-klesuvlhkostipodbodvadnutí/7/.Dle/10/nastávápoškozenífotosyntetickéhoaparátuanarůstáoxidativnístresapodle/3/sevlivemzvyšováníkoncentracesolívpůděsnižujevýnosatvorbabiomasyplodin./12/uvádí,žerostlinyrostoucívtěchtopodmínkáchtrpídeficitemvody,kdyrychlosttranspiracejemnohemvyššínežrychlostabsorpcevody.Vlivzasoleníbylsledovánnavybranézástupcedýňovitýchrostlin,neboťmezinejčastějipěstovanouzeleninuvesvětěpatříprávědruhyzčelediCucurbitaceae,kterájeodrůdověbohatá.

45


Dojejítaxonomiesedle/11/řadízhruba118rodůa825druhů.Tykvovitérostlinypatřímezinejpěstovanějšírostlinynasvětě,neboťokurkyjsouzcelosvětovéhohlediskana3.místěatykvena10.místě.Cílempokusubylozjistitvlivzasolenínaprimárnímetabolismusjuvenilníchrostlinokurkyseté,tykveobec-néalagenárieobecné.

Materiál a metody

Vpokusubylsledovánvlivzasolenínarychlostvý-měny plynů juvenilních rostlin lagenárie obecné,tykveobecné´StartgreenF1áokurkyseté´MarkýzaF1´.Pokusbylzaloženvčástečněřízenýchpodmín-kách skleníkuKBFRFAPPZ.Teplotaběhempoku-subylanastavenana25°Cvednea19°Cvnoci,při přirozeném světelném režimu (14 hodin světla,10 hodin tmy). Pokusné rostliny z čeledi tykvovitébylypěstovanévnádobáchovelikosti11x11x12cmve směsi zahradního substrátu s vysokým obsahemorganických látek a křemičitého písku v poměru2:1.Rostlinyvkontrolnívariantěbylyzavlažovány150mlvody.Četnostzálivkybyla2xtýdně.Třiva-riantybylystresovanéroztokemsolí.Vybranédruhyzčeleditykvovitébylyzalévány150mlroztokuNaClokoncentraci:0,15M;0,20Ma0,25M.

46

Vprůběhupokususeuskutečnilo6měření,přičtyřechopakováních.RychlostvýměnyplynůastomatálnívodivostbylysledoványpomocíinfračervenéhoanalyzátoruplynůLCpro+(ADCBioScientificLtd.,Hodde-sdon,VelkáBritánie).KvyhodnocenívýsledkůbylapoužitavícefaktorováanalýzarozptyluANOVA,pomocíprogramuSTATISTICA12.0CZnahladiněvýznamnosti0,05.

Obr. 1: Okurka setá

Výsledky a diskuse

Reakce jednotlivých sledovaných druhů rostlin nastres zasolením je uvedena v grafu 1.Z uvedenéhografu je patrný pokles rychlosti fotosyntézy vlivemzasolení. Uvedený závěr potvrzuje např. /5/. Tototvrzenídoplňujetaké/14/,podlekterýchsníženífo-tosyntézy závisí také na snížení dostupného oxiduuhličitého,uzavřenímprůduchů.Zgrafujsoupatrnémezidruhové rozdíly,kdyu rostlinkontrolníchbylanejvyšší průměrná rychlost fotosyntézy zaznamená-nauokurkyseté (9,033µmolCO2.m

-2.s-1) anejniž-šíutykveobecné(7,627µmolCO2.m

-2.s-1).Poklesyrychlosti fotosyntézy vlivem salinity lze pozorovaturůznýchdruhůrostlin,cožjepatrnézprací,napří-

Graf 1: Porovnání průměrné rychlosti fotosyntézy (µmol CO2.m

-2.s-1) u jednotlivých druhů rostlin a va-riant pokusu

klad /16/učtyřbočeašpenátu, /8/u rostlinprosanebo /2/uavokáda.UvedenémezidruhovérozdílybylypotvrzenytakémezisledovanýmidruhyzástupcůčelediCucurbitaceae.Vrámcistresovévarianty0,15MNaClreagovalanazasolenínejcitlivějitykevobecná,ukterébylanaměřenanejnižšíhodnotafotosyntézy(7,274µmolCO2.m

-2.s-1).Naopaknejvyššírychlostbylanaměřenaulagenárieobecné(7,538µmolCO2.m

-2.s-1).Zgrafu1dálevyplývá,ženejnižšírychlostfotosyntézyuvarianty0,20Mbylazaznamenánaulagenárieobec-né(6,65µmolCO2.m

-2.s-1).Nejvyššíprůměrnourychlostfoto-syntézy(6,83µmolCO2.m-2.s-1)vtétovariantě

vykazovalatykevobecná.


Závěr

Vlivemzasoleníseuvšechsledovanýchrostlinsnížilarychlostvýměnyplynů.Jakotolerantnívůčizasolenísejevírostlinytykveobecnéalagenárieobecné.Naopakjakocitlivýmdruhemvůčizasolenísejevírostlinyokurkyseté.

47

Graf 2: Porovnání průměrné rychlosti transpirace (mmol H2O.m-2.s-1) u jednotlivých druhů rostlin a variant pokusu

Obr. 3: Lagenárie obecnáObr. 2: Tykev obecná

Průkazně nejnižší hodnota fotosyntézy v nejvyšší koncentraciNaCl (0,25M) byla zjištěna u okurky seté(6,485µmolCO2.m

-2.s-1).Naopakmaximálníprůměrnárychlostfotosyntézybylanaměřenautykveobecné(6,668µmolCO2.m

-2.s-1).Nejcitlivějinastreszasolenímreagovalaokurkasetá,kterámělaprůkazněnejvyšší rozdíly rychlosti foto-syntézymezikontrolnímiastresovanýmirostlinami.Rozdílvhodnotěmezikontrolouavariantou0,25Mbyl2,548µmolCO2.m

-2.s-1.Vpřípadě rostlin lagenárieobecnése rozdílmezikontrolnímia stresovanýmivariantamipohybovalvrozmezíod1,029µmolCO2.m

-2.s-1(0,15M)do2,01µmolCO2.m-2.s-1(0,25M).Dle

grafu4jepatrné,ženejvíctolerantnísejevítykevobecná,unížbylrozdílmezikontrolouavariantou0,25M0,959µmolCO2.m

-2.s-1. Vlivjednotlivýchjuvenilníchrostlinzčeledětykvoviténarychlost transpiracevrámcivariantypokusujeuvedenvgrafu2.Zvýsledkůjezřejmé,žesehodnotyrychlostitranspiraceusledovanýchjuvenilníchrostlinzčeleděCucurbitaceae uvšechkoncentracíroztokuNaClsnižuje.Výsledkyprácejsouvsouladusprací/4/.

Zgrafu2jedálepatrné,ženejnižšírychlosttranspi-raceukontrolníchrostlinbylazaznamenánauokur-kyseté(0,99mmolH2O.m

-2.s-1).Naopakneprůkazněnejvyšší rychlostbylanaměřenau lagenárieobecné(1,37mmolH2O.m

-2.s-1).Uvarianty0,15Mbylane-průkazněnejvyššírychlostdosaženauokurkyseté-0,53mmolH2O.m

-2.s-1.Minimálníhodnotarychlostitranspirace u této varianty byla 0,49mmolH2O.m--2.s-1 u lagenárie obecné.Ve variantě 0,20M bylarychlosttranspiracevintervaluod0,37mmolH2O.m--2.s-1(tykevobecná)do0,43mmolH2O.m

-2.s-1(lage-nárieobecná).Vpřípaděkoncentrace roztokuNaCl0,25Mbylanejvyššírychlostnaměřenauokurkyseté(0,60mmolH2O.m

-2.s-1)aprůkazněnejnižšíulagená-rieobecné(0,39mmolH2O.m

-2.s-1).Zuvedenýchvýsledkůvyplývározdílnáreakcesledovanýchdruhůrostlinnasalinitu.Mezidruhovérozdílypotvrzujívesvéprácinapř./15/,kteřísledovalivlivzasolenínalilekvejcoplodýnebo/13/natranspiraciokur-kyseté.Stímtotvrzenímseshodujítakévýsledky/9/ulagenárie.


Literatura/1/Allbed,A.,Kumar,L.,Sinha,P.:MappingandModellingSpatialVariationinSoilSalinityintheAlHassaOasis

BasedonRemoteSensingIndicatorsandRegressionTechniques.RemoteSensing,6,2014:1137‒1157./2/Alvarez-Acosta,C.,Marrero-Dominguez,A.,Gallo-Llobet,L.,Gonzalez-Rodriguez,A.M.:Effects ofNaCl

andNaHCO3stressonmorphologicalgrowthandnutrientmetabolismonselectedavocados(Persea americana Mill.).JournalofPlantNutrition,42(2),2019:164‒177.

/3/Ashraf,M.,Fooland,M.A.: Improvingplantabiotic-stress resistancebyexogenousapplicationofosmopro-tectantsglycine,betaineandproline.EnvironmentalandExperimentalBotany,59,2007:206‒216.

/4/Bőhm,V.,Fekete,D.,Balázs,G.,Gáspár,L.,Kappel,N.:Salinitytoleranceofgraftedwatermelonseedlings.ActaBiologicaHungarica,68,2017:412‒427.

/5/Duarte,B.,Sleimi,N.,Caçador,I.2014.Biophysicalandbiochemicalconstraintsimposedbysaltstress:learningfromhalophytes.FrontiersinPlantScience,5,2014:746.

/6/Holubec,V.:Stresaadaptacerostlinvpřírodníchpodmínkách.In:Hnilička,F.,Středa,T.(Eds.):Rostlinyvpod-mínkáchstresu–abiotickéstresory.ČeskázemědělskáuniverzitavPraze,Praha,2016:39-58.

/7/Kutílek,M.:PůdaplanetyZemě.Dokořán,Praha,2012./8/Liran,S.:Theeffectofsaltstressonphotosyntheticcharacteristicsandwateruseefficiencyofvarioussummer

foxtailmillets.AgriculturalScienceandTechnologyandEquipment,10,2011:1‒5./9/Mashilo,J.,Odindo,A.O.,Shimelis,H.A.,Musenge,P.,Tesfay,S.Z.,Magwaza,L.S.:Droughttoleranceof

selectedbottlegourd[Lagenaria siceraria (Molina)Standl.]landracesassessedbyleafgasexchangeandphotosyntheticefficiency.PlantPhysiologyandBiochemistry,120,2017:75‒87.

/10/Moťková,K.,Podlipná,R.,Vaněk,T.,Kafka,Z.:Halofytnírostlinyajejichmožnévyužitívefytoremediacích.Chemickélisty,108(6),2014:586‒591.

/11/Pessarakli,M.:HandbookofCucurbits:Growth,CulturalPractices,andPhysiology.594inHandbookofCu-curbits:growth,culturalpractices,andphysiology.CRCPress,BocaRaton,2016.

/12/Prisco,J.T.,Filho,E.G.,Miranda,R.deS.2016.Physiologyandbiochemistryofplantsgrowingundersaltstress.In:Gheyi,H.R,,SilvaDias,daN.,Lacerda,deC.F.,Filho,E.G.(Eds.):ManejodaSalinidadenaAgricultura:EstudosBásicoseAplicados.ExpressãoGráficaeEditora,2016:163‒180.

/13/Sheng,S.,Shi‒Rong,G.,Jin,S.,Ling‒Yun,Y.:Effectsofsaltstressonthestructureandfunctionofthepho-tosyntheticapparatusinCucumis sativusanditsprotectionbyexogenousputrescine.PhysiologiaPlantarum,146(3),2012:285‒296.

/14/Sultana,N.,Ikeda,T.,Itoh,R.:EffectofNaClsalinityonphotosynthesisanddrymatteraccumulationindeve-lopingricegrains.EnvironmentalandExperimentalBotany,42(3),1999:211‒220.

/15/Wu,X.,Zhu,Z.,Li,X.,Zha,D.:Effectsofcytokininonphotosyntheticgasexchange,chlorophyllfluorescenceparametersandantioxidativesysteminseedlingsofeggplant(Solanum melongena L.)undersalinitystress.ActaPhys-iologiaePlantarum,34,2012:2105–2114.

/16/Yousif,B.S.,Nguyen,N.T.,Fukuda,Y.,Hakata,H.:Effectofsalinityongrowth,mineralcomposition,photo-synthesisandwaterrelationsoftwovegetablecrops;NewZealandspinach(Tetragonia tetragonioides)andwaterspina-ch(Ipomoea aquatica).InternationalJournalofAgricultureandBiology,12(2),2010:211‒216.

Poděkování

UvedenáprácevzniklazafinančnípodporySgrantuMŠMTČR.

48


Vplyv vysokej teploty na fotosyntetické prejavy rôznych odrôd pšenice

Effect of high temperature on photosynthetic responses of different varieties of wheat

Summary

Climate change has a significant impact on thegrowthandproductionof cultivated crops.Toveri-fytheeffectsofshort-termperiodsofextremelyhightemperatures and the effect of genotypic variabilityonstress,weconductedgenotypetestinginpotexpe-rimentswithsimulatedtemperaturewaveattempera-turesupto38°Cfor4days.Thehightemperaturewavewasmanifestlyreflectedin the photosynthetic parameters of all eightwheat(Triticum aestivum L.) varieties monitored by us.Differencesbetweengenotypeswereobservedinstre-ssaswellasafterstress.Key words: climate change; heat wave; photosystem II; Triticum aestivum

Súhrn

Klimatickézmenyvýraznevplývajúnarastaproduk-ciu pestovaných plodín. Pre overenie účinkov krát-kodobejperiódymimoriadnevysokýchteplôtaúčin-kovgenotypovejvariabilitynastres sme realizovalitestovaniegenotypovvnádobovýchvegetačnýchpo-kusoch so simulovanou teplotnouvlnou s teplotamido 38 °C po dobu 4 dní. Vlna vysokých teplôt sapreukazneprejavilanafotosyntetickýchparametrochvšetkých ôsmich nami sledovaných odrôd pšenice(Triticum aestivum L.),pričomsmepozorovaligeno-typové rozdiely takvbezprostredných reakciáchnastres,akoajvregeneráciipoodznenístresu.Kľúčové slová: atické zmeny; tepelná vlna; fotosys-tém II; Triticum aestivum

Erik Chovanček1, Marek Živčák1, Marián Brestič1, Kristína Gašparovič1,Jana Ferencová1, Ivana Demová1, Lenka Botyanszká1, Marek Kovár1, Pavol Hauptvogel2

1Slovenská poľnohospodárska univerzita, FAPZ, Katedra fyziológie rastlín, Trieda A. Hlinku 2, 949 76 Nitra, Slovenská republika, [email protected]árodné poľnohospodárske a potravinárske centrum, Výskumný ústav rastlinnej výroby Piešťany, Bratislavská cesta 122, 921 68 Piešťany, Slovenská republika

Úvod

Zmenaklímymôžepriniesťzvýšeniefrekvencieaintenzityextrémovpočasia,akosúvlnyhorúčavasilnésuchá/1/.Tepelnévlny(vysokéteplotynakrátkudobu)môžuvýrazneznížiťprodukciuzŕn/2/.Pšenica(Tri-ticum aestivum L.)jehlavnézákladnéobiliescelosvetovouprodukciou772miliónovtonvroku2017/3/.Naudržaniealebodokoncazvýšenieprodukcievbudúcnostiprerastúcepotrebyzvyšovaniaľudskejpopulácie/4/budepotrebnépokračovaťvadaptáciivoformešľachteniaavhodnýchagronomickýchstratégií/2/.Optimálnerastovéteplotyprepšenicusúmedzi17a23°C/5/.Rastlinajevystavenátepelnémustresu,keďjevystavenáteplotámnadhornouhranicoudostatočnedlhonato,abyspôsobilnevratnépoškodenie/6/.Prepšenicusúprahovéteplotyovplyvňujúcerastaúrodunajčastejšieuvádzanémedzi31–35°C/7/,hociniektoréštúdiezaznamenaliteplotnévplyvyužpri26°C/8/.Vysokéteplotyspôsobujúdenaturáciuaagregáciuproteínovazvýšenútekutosťmembránovýchlipidov.Ne-priametepelnépoškodeniazahŕňajúdegradáciuproteínov,inaktiváciuenzýmovvchloroplastochamitochon-driách,inhibíciusyntézyproteínovastratumembránovejintegrity/9/.Tietoporaneniavedúkprodukciitoxic-kýchzlúčenínareaktívnychforiemkyslíka,zníženémutokuiónov,hladovaniuainhibíciirastu/6/.Veľmivysokéteplotymôžuspôsobiťbunkovúsmrťvdôsledkukolapsubunkovejorganizácie/10/.Zvýšenieteplôttypickyvediekzníženiuvodivostiprieduchov(gs)/11/atýmuzavretiuprieduchov.Avšakprivysokýchteplotáchsamôžegszvýšiť,abysazabrániloslabémuochladzovaniuadosiahnutiunebezpečnevy-sokýchteplôtlistov/12/.PrieduchovávodivosťačistáfotosyntézasúinhibovanémiernymtepelnýmstresomvmnohýchrastlinnýchdruhochvdôsledkupoklesuaktivačnéhostavuenzýmuRubisco/13/.Miesta fotochemických reakcií patriamedzi prvé, ktoré sa pri vysokých teplotách poškodia /14/.VysokáteplotamôžepoškodiťfotosystémII(PSII),komplexvyvíjajúcikyslík(OEC)aprenoselektrónovnaoboch

49


donorovýchaakceptorovýchstranáchPSIIfotosyntetickéhoaparátu/15/.PSIIniejeprivysokýchteplotáchveľmistabilnýajehoaktivitajeznačnezníženáprivysokýchteplotách/16/.TepelnénapätiemôžespôsobiťdisociáciuOEC,atedanerovnováhumedzitokomelektrónovzOECsmeromkakceptorovejstranePSII/17/.Nie všetky genotypy v rámci druhovmajú rovnakú schopnosť vyrovnať sa s tepelným stresom. Existujeveľkýrozdielmedzidruhmiavrámcidruhov.NašímcieľomvtejtoštúdiijeposkytnúťniektoréfyziologicképohľadynaniekoľkostarostlivovybranýchodrôdpšenicezoSlovenskejgénovejbankyaukázať,akosalíšiavreakciinasimulovanúvlnuvysokýchteplôt.

Materiál a metódyOsem kultivarov pšenice ozimnej (Triticum aestivum L.): Equinox (pôvod: GBR), Thesee (FRA), 16/26(SVK),GRC867(GRC),RoterSamtigerKolbenweizen(DEU),UnmedpurMummy(EGY),Dušan(SRB)aAZESVK2009-90(GEO)bolovysiatychanáslednejarovizovanýchvrastovejkomorepri5°Cavjarnomobdobí(máj)bolivysadenésolitérneapestovanévovonkajšíchpodmienkach,vnádobáchsobjemom3litrenaplnenýchštandardnýmrašelinovýmsubstrátom,vblokusokrajovýmirastlinami,ktoréeliminovalihranič-nýefekt.Nádobysapravidelnezavlažovali.Rastlinybolineskôrumiestnenévofóliovomtuneli,kdeponástupeslnečnéhopočasiasananiekoľkodnívytvorilipodmienkysimulujúcevlnumimoriadnevysokých teplôt,priktorýchdennémaximápresahovali38°Caminimálneteplotyvnocisaudržiavalinad20°C(fázyT1aT2).Vrovnakomobdobíbolimaximálnevonkajšieteplotymedzi25a30°C,čomuzodpovedajúajteplotypriregeneráciirastlín,poichopätovnomumiestnenímimofóliovéhotunela(fázaobnovy,R).Kontrolnérastlinypestovanémimotunela(C)bolimera-nétaknazačiatkuakoajnakonciteplotnejvlny.Meraniavýmenyplynovarýchlejkinetikychlorofyluabolirealizovanévlaboratórnychpodmienkach.Meraniafluorescenciechlorofyluasauskutočňovalinaneporušenýchzástavkovýchlistochrastlínpšenice,ktorébolipomocoulistovýchklípsadaptovanénatmupočas15minút.Fluorescenciachlorofyluabolamera-

50

náprenosnýmnemodulovanýmfluormetromHandy-PEA(HansatechIntruments,UK).Poadaptáciilistovna tmusaaplikoval jedensilný1s-svetelný impulz(3 500µmol.m-2s-1) pomocou troch svetelných diód(650 nm). Rýchla kinetika fluorescencie (F0 až Fm)bola zaznamenávanápočas10μs až1 s.Prekaždúodroduaošetreniesapoužili3opakovania.Namera-néúdajebolianalyzovanéJIPtestom/18,19/.MeraniavýmenyplynovsauskutočňovalispoužitímgazometruLicor6400(Licor,USA)sosúčasnýmme-ranímfluorescencie chlorofylu.HodnotyF0 aFm saurčilipo15minútachadaptácienatmuvmeracejhla-ve.Potomsavzorkaudržiavalapriaktinickomsvetle(1 500μmol fotónovm-2s-1) pri teplote listu 25 °C,referenčnomobsahuCO2pri400ppmavlhkostioko-litého vzduchu.Každé 2minúty samerala výmenaplynovaflurescenčnývýťažokaždoustálenia(stea-dy-state),kedysazískaliprezentovanéhodnoty.Hod-notyparametrovvýmenyplynov(rýchlosťasimilácieCO2-A;prieduchovávodivosť-gs)bolivypočítanépriamosoftvéromprístroja.

Výsledky a diskusiaSimulácia tepelnej vlnyudržiavaním rastlínuzavre-týchpodfóliovýmtunelombolaúčinná:vysokétep-loty (dennémaximápri38 °Canočnéminimánad

Obr. 1: a - vplyv tepla (T1 a T2) na fotosyntetickú aktivitu a prieduchovú vodivosť (gs) rastlín pšenice; b - priemery zo všetkých genotypov

a

b


Literatúra/1/IPCC.IPCCfifthassessmentsynthesisreport.Climatechange2014:Longerreport.Stockholm,Sweden./2/Nuttall,J.G.,Barlow,K.M.,Delahunty,A.J.,Christy,B.P.andO’Leary,G.J.AcuteHighTemperatureRespon-

seinWheat.AgronomyJournal,110(4),2018:1296-1308./3/FAOSTAT.2019.Crops.http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC/visualize./4/Slafer,G.A.,Savin,R.andSadras,V.O.Coarseandfineregulationofwheatyieldcomponentsinresponseto

genotypeandenvironment.FieldCropsResearch,157,2014:71-83./5/Shanmugam,S.,Kjaer,K.H.,Ottosen,C.O.,Rosenqvist,E.,KumariSharma,D.,Wollenweber,B.Theallevi-

atingeffectofelevatedCO2onheatstresssusceptibilityoftwowheat(Triticum aestivum L.)cultivars.J.Agron.Crop.Sci.199(5),2013:340–350.

/6/Wahid,A.,Gelani,S.,Ashraf,M.,Foolad,M.R..Heattoleranceinplants:anoverview.Environ.Exp.Bot.61(3),2007:199–223.

/7/Fischer,R.A.Wheatphysiology:areviewofrecentdevelopments.CropPastureSci.62(2),2011:95–114./8/Stone,P.,Nicolas,M.Wheatcultivarsvarywidelyintheirresponsesofgrainyieldandqualitytoshortperiods

ofpost-anthesisheatstress.Funct.PlantBiol.21(6),1994:887–900./9/Howarth,C.J.,2005.TolerancetoHighTemperature.InAshraf,M.andHarris,P.GeneticImprovementsof

TolerancetoHighTemperature.InAbioticStresses.CRCPress,2005:299-322./10/Schoeffl,F.,Prandl.R.,Reindl.Molecularresponsestoheatstress.In:Shinozaki,K.,Yamaguchi-Shinozaki,K.

(Eds.).MolecularresponsestoCold,Drought,HeatandSaltStressinHigherPlants.R.G.LandesCo.,Austin,Texas,1999:81-98.

/11/Fauset,S.,Oliveira,L.,Buckeridge,M.S.,Foyer,C.H.,Galbraith,D.,Tiwari,R.andGloor,M.ContrastingresponsesofstomatalconductanceandphotosyntheticcapacitytowarmingandelevatedCO2inthetropicaltreespeciesAlchornea glandulosaunderheatwaveconditions.EnvironmentalandExperimentalBotany,158,2019:28-39.

5120°C)malištatistickyvýznamnýnegatívnyvplyvnafotosyntetickéfunkcierastlín.Gazometrickémeraniaukázali,žesimulovanátepelnávlnaviedlakzníženiufotosyntetickejaktivityaprieduchovejvodivosti,vpri-emereo40%vporovnanískontrolou(C),smiernymzotavenímpoukončenípôsobeniastresu(obr.1a,b).Rastliny,ktorésavrátilidonormálnychpodmienok(R)potepelnomstrese(T1aT2),vykazujútrvalézníženiefotosyntézyvdôsledkuviacdennýchhorúčav.VysokáteplotatiežovplyvňujetvarO-J-I-Pkrivky,FmsaznižujeaF0sazvyšuje/20/.Todokumentujemeajvnašompokuse(obr.2).NárastF0môžebyťspôsobenýuvoľnenímLHCIIzkomplexuPSII,inaktivácioufotochemickýchreakciínaPSIIaleboinhibícioutokuelektrónovkvôliredukovanémutransferuzQAnaQB/21/.PoklesFmmôžesúvisieťsireverzibilnýmpoškodenímproteínovýchkomplexovfotosystémovnásled-komvysokýchteplôt/22/.Jednotlivéodrodytiežsrôznoumieroureagovalinavysokéteploty,akoukazujeparameterFv/Fm(obr.3).

Obr. 2: Vplyv tepla (T1 a T2) na OJIP krivku rastlín pšenice, priemer zo všetkých genotypov

Obr. 3: Vplyv tepla na Fv/Fm parameter jednotlivých odrôd pšenice

Praha 3. až 5. září 2019 52/12/Drake,J.E.,Tjoelker,M.G.,Vårhammar,A.,Medlyn,B.E.,Reich,P.B.,Leigh,A.,Barton,C.V.M.Trees

tolerateanextremeheatwaveviasustainedtranspirationalcoolingandincreasedleafthermaltolerance.Glob.ChangeBiol.Bioenergy.2018.https://doi.org/10.1111/gcb.14037

/13/Morales,D.,Rodríguez,P.,Dellàmico,J.,Nicolás,E.,Torrecillas,A.,Sánchez-Blanco,M.J.High-temperaturepreconditioningandthermalshockimpositionaffectswaterrelations,gasexchangeandroothydraulicconductivityintomato.Biol.Plant.47,2003:203-208.

/14/Wise,R.R.,Olson,A.J.,Schrader,S.M.,Sharkey,T.D.Electrontransportisthefunctionallimitaionofphoto-synthesisinfield-grownPimacottonplantsathightemperature.PlantCellEnviron.27,2004:717-724.

/15/Li,P.,Cheng,L.,Gao,H.,Jiang,C.,Peng,T.HeterogenousbehaviorofPSIIinsoybean(Glycine max)leaveswithidenticalPSIIphotochemistryefficiencyunderdifferenthightemperaturetreatments.J.PlantPhysiol.166,2009:1607-1615.

/16/Camejo,D.,Rodríguez,P.,Morales,M.A.,Dellàmico,J.M.,Torrecillas,A.,Alarcón,J.J.Hightemperatureeffectsonphotosyntheticactivityoftwotomatocultivarswithdifferentheatsusceptibility.J.PlantPhysiol.162,2005:281-289.

/17/DeRonde,J.A.D.,Cress,W.A.,Kruger,G.H.J.,Strasser,R.J.,Staden,J.V.Photosyntheticresponseoftran-sgenicsoybeanplantscontaininganArabidopsisP5CRgene,duringheatanddroughtstress.J.PlantPhysiol.61,2004:1211-1244.

/18/StrasserR.J.,SrivastavaA.,Govindjee.Polyphasicchlorophyllafluorescencetransientsinplantsandcyano-bacteria.Photochem.Photobiol.,61,1995:32–42.

/19/StrasserR.J.,SrivastavaA.,Tsimilli-MichaelM.Thefluorescencetransientasatooltocharacterizeandscreenphotosyntheticsamples.In:YunusM.,PathreU.,MohantyP.(eds.):ProbingPhotosynthesis:Mechanisms,RegulationandAdaptation.TaylorandFrancis,London,2000:445–483.

/20/Kalaji,H.M.,Jajoo,A.,Oukarroum,A.,Brestic,M.,Zivcak,M.,Samborska,I.A.,Cetner,M.D.,Łukasik,I.,Goltsev,V.andLadle,R.J.Chlorophyllafluorescenceasatooltomonitorphysiologicalstatusofplantsunderabioticstressconditions.Actaphysiologiaeplantarum,38(4),2016,p.102.

/21/MathurS.,MehtaP.,Jajoo.A,BhartiS.AnalysisofelevatedtemperatureinducedinhibitionofPhotosystemIIusingChlafluorescenceinductionkinetics.PlantBiology13,2011:1–6.

/22/Yamane,Y.,Kashino,Y.,Koike,H.,Satoh,K.IncreasesinthefluorescenceFolevelandreversibleinhibitionofPhotosystemIIreactioncenterbyhigh-temperaturetreatmentsinhigherplants.PhotosynthRes52,1997:57–64.

Poďakovanie

PrácavzniklazafinančnejpodporyprojektovVEGA-1-0831-17aAPVV-15-0721.


Príprava suspenzných kultúr embryogénnych línií Pinus nigra Arn.

Establishment of suspension cultures from embryogenic cell lines of Pinus nigra Arn.

Summary

Thestudyisfocusedontheestablishmentofsuspensi-onculturesfromPinus nigraArn.celllines.Theemb-ryogenictissueswereinitiatedfromimmaturezygoticembryosculturedonsoliDCRmedium.Owingtotheveryearlydevelopmentalstagethezygoticembryoswereenclosedinmegagametophyte.After 3–6weeks of cultivation the embryogenic ti-ssuewas achieved. Induced tissuewasused for es-tablishmentofsuspensioncultures.Structureofsoma-ticembryoswascharacterizedusinglightmicroscopytechniqueandacetocarminestaining(2%).

Key words: somatic embryogenesis; sedimented cell volume; maturation

Súhrn

Prácajevenovanáprípravesuspenznýchkultúremb-ryogénnychbunkovýchlíniíPinus nigra.Nainduk-ciu embryogénnych pletív boli použité nezrelé zy-gotovéembryákultivovanénapevnommédiuDCR.Vzhľadomnaveľmiskorévývinovéštádium,embryáboliuzavretévmegagametofyte.Potrochažšiestichtýždňoch, in vitro kultiváciousapodarilozískaťemb-ryogénnepletivo.Totopletivobolonáslednepoužiténa založenie suspenzných kultúr. Na charakterizá-ciuštruktúryzískanýchorganizovanýchbipolárnychštruktúr-somatickýchembryíbolavyužitásvetelnámikroskopickámetóda.Nacytologicképozorovaniebolopoužitéfarbeniepomocouacetokarmínu(2%).Kľúčové slová: somatická embryogenéza; objem se-dimentovaných buniek; maturácia

Veronika Ihradská, Miroslav Perniš, Terézia Salaj, Katarína Klubicová

Ústav genetiky a biotechnológií rastlín CBRB SAV, P.O. Box 39 A, 950 07 Nitra 1, Slovenská Republika

Úvod

Somatickáembryogenézasajavíakosľubnátechnikanainvitrovegetatívnerozmnožovanieihličnatýchstro-movvoveľkommeradleapredstavujevhodnýexperimentálnymodelpreštúdiumrastuavývinusomatickýchembryí.Somatickéembryásavyvíjajúzosomatických,tedatelovýchbuniek,bezfúziegamét,nepohlavnoucestou.Embryogénnebunkovélíniemôžubyťindukovanézrôznychtypovpletív,akosúnapr.nezrelé,zrelézygotovéembryá/1,2,3/alebokotyledonov/4/.Indukciaembryogénnychpletívbolapopísanáprimnohýchdruhochihličnanov/5,6,7/.Nadlhodobépestovaniesamôžupoužívaťpevnéalebotekutékultivačnémédiá.Tekutékultúryponúkajúviacvýhodoprotipevnýmmédiám,napr.kultúryvtekutommédiurastúrýchlejšie.Jetospôsobenétým,žesúponorenédoživnéhoroztoku,čoumožňujerýchlejšípríjemživínbunkamianáslednerýchlejšítransportvbunkovompriestorepomocoudifúzie/8/.Rastpletivavtekutommédiujeovplyvnenýpočiatočnouhmotnosťoupletiva,ktoréjepoužiténazaloženiesuspenznejkultúry,rovnakoajgenotypomple-tiva.Nato,abysuspenznákultúradobrerástla,musíbyťvneustálompohybe,tj.natrepačkealeboroleroch,pretože takdochádzakneustálemuprevzdušňovaniu,pohybomsazlepšujeajdifúziaživínametabolitov.Rovnakotakpohybsuspenznýchkultúrnapomáhamechanickémurozpadubunkovýchzhlukov/9/.

Materiál a metódyIndukcia embryogénnych kultúrEmbryogénnepletivásmeindukovaliznezrelýchzygotovýchembryínapevnomDCRmédiu/10/.MédiumDCRbolodoplnenéorastovéregulátory2,4-D(9µM)(kyselina2,4-dichlórfenoxyoctová)aBA(4,4µM)(6-benzyladenín)aspevnenégeleritom(0,3%),pHmédiaboloupravenéna5,8.Počaskultiváciesmepletivápravidelneprenášalinačerstvéživnémédiumvdvojtýždňovýchintervaloch.

53


Mikroskopické pozorovanie štruktúry embryogénnych kultúrZintenzívnerastúcichpletívsmeodoberaliminiatúrnekúsky(cca2mm),položiliichnapodložnésklíčkoaroztlačilipomocouihly.Kpletivusmepridalikvapkuacetokarmínu(2%).Následnesmevzorkuprikrylikrycímsklíčkomapomocoufiltračnéhopapieraodsalinadbytokfarbiva.Taktopripravenýpreparátbolpripra-venýnamikroskopovaniepodsvetelnýmmikroskopomAxioplan2(Zeiss).Založenie suspenzných kultúrNa8.deň rastovej fázysmeodobrali2gčerstvejhmotya rozsuspendovali sme juv25ml tekutéhomé-diaDCR.Suspenziesmekultivovaliv100mlErlenmeyerovýchbankáchvtmenatrepačkepri70rpm.Po7dňochkultiváciesmesuspenzieprelialido25mlsklenenýchkalibračnýchvalcov,suspenziesmenechalisedimentovať30min.Rastbunieksmevyhodnotiliakoobjemsedimentovanýchbuniek(SCV,sedimentedcellvolume)vml.Následnesmenapipetovali3mlSCVdo22mlčerstvéhotekutéhoDCRmédia,finálnyobjembol25ml.Kul-túrysmeudržiavalivtmenatrepačkepri70rpm.Po10dňochsmeopäťvyhodnotilirastsuspenznýchkultúr(SCV),zároveňsmeodobralisupernatantdo50mlskúmaviekazamrazilivtekutomdusíku.Rovnakosmevtekutomdusíkuzamraziliajsedimentyzkaždejlínie.NavyhodnotenierozdielovvrastemedzibunkovýmilíniamismepoužilijednofaktorovúANOVu.

54

Obr. 1:a - embryogénne pletivo kultivované na pevnom médiu,b - maturácia somatických embryí, kotyledonárne somatické embryá na maturačnom médiu,c - meristematické bunkové zhluky a roztrúsené suspenzorové bunky (línia E453),d - bipolárne somatické embryo (línia E477).

c

a

d

b

Vliv abiotických a biotických faktorů na vlastnosti rostllin55Výsledky a diskusiaNaindukciuembryogénnychpletívsmepoužilipevnéDCRmédium.Embryogénnepletivo(obr.1a)saindu-kovalopribližnepo3-6týždňochkultivácieexplantátov.Maturačnúkapacitusmevyjadriliakopočetsoma-tickýchembryí(obr.1b)vprepočtena1gčerstvejhmotnosti.Naprípravususpenznýchkultúrsmevybrali6bunkovýchlíniísrôznoumaturačnoukapacitou.LínieE420,E456aE477savyznačovalivysokoumatu-račnoukapacitou,t.j,početembryísapohybovalvrozsahuod131-627dona1gčerstvejhmotnosti.LínieE419,E453 aE474 boli charakterizované ako línies nízkou maturačnou kapacitou. Pri týchto líniáchembryánedosiahlikotyledonárnevývinovéštádium.Mikroskopickými pozorovaniami štruktúry pletivapofarbeníacetokarmínomsmezistilirozdielymedzibunkovými líniamisvysokouanízkouembryogén-noukapacitou(obr.1c,d).Nazaloženiesuspenznýchkultúrsmepoužilipletivá,

Objem(ml)/Línia

E419 E474 E456 E477

Priemer 11,8 10,9 11,6 17,8

Odchýlka 2,36 2,85 2,21 1,97

Tab. 1: Meranie rastu suspenzných kultúr - SVC

kultivovanénapevnommédiuatekutéDCRmédium.Rastembryogénnychlíniísmevyhodnotiliakoobjemsedimentovanýchbuniek(tab.1),rastmedzilíniamismeporovnalipomocoujednofaktorovejANOV-y.Prisledovaných líniáchSCVdosiahol priemerné hodnoty od 10,9ml do 17,8ml. Pozorovali sme štatistickyvýznamnýrozdielvrastemedzilíniami.Rastmôžebyťovplyvnenýrôznymifaktormi,akonapr.počiatoč-náhmotnosťinokula/1/.Suspenznékultúryzembryogénnychpletívihličnatýchdrevínbolipripravenéprirôznychdruhoch,akonapr.Picea abies/11/,Picea glauca/12/,Picea sitchensis/13/,Pinus taeda/14/,Pinus strobus/15/,Pseudotsuga menziesii/8/aAbies nordmanniana/16/.

Literatúra/1/Salaj,T.,Blehová,B.,Salaj,J.:EmbryogenicsuspensionculturesofPinus nigraArn.:growthparametersand

maturationability.ActaPhysiologiaePlantarum29,2007:225–231./2/Reeves,C.,Hargreaves,C.,Trontin,J.F.,Lelu-Walter,M.A.:Simpleandefficientprotocolsfortheinitiationand

proliferationofembryogenictissueofDouglas-fir.Trees,32(1),2018:175–190./3/Salajova,T.,Jasik,J.,Kormutak,A.,Salaj,J.,Hakman,I.:Embryogeniccultureinitiationandsomaticembryo

development inhybridfirs (Abies alba x Abies cephalonica,andAbies alba x Abies numidica).PlantCellReports,15(7),1996:527–530.

/4/Malabadi,R.B.,VanStaden,J.:SomaticembryogenesisfromvegetativeshootapicesofmaturetreesofPinus patula.TreePhysiology,25(1),2005:11–16.

/5/Jain,M.S.,Gupta,P.K.,Newton,R.J.:Somaticembryogenesisinwoodyplants.In:Gymnosperms.vol3.Kluwer,TheNetherlands,1995:388.

/6/Jain,M.S.,Gupta,P.K.,Newton,R.J.:Somaticembryogenesisinwoodyplants,vol4.Forestrysciences,vol55.Kluwer,TheNetherlands,1999:547.

/7/Klimaszewska,K.,Hragreaves,C.,Lelu-Walter,M.-A.,Trontin,J.F.:Advancesinconifersomaticembryoge-nesis.InVitroEmbryogenesisinHigherPlants.Eds.Germana,M.A.,Lambardi,M.,SpringerScienceandBusinessMedia,NewYork,2016:131–166.

/8/Gupta,P.K.,Timmis,R.:Masspropagationofconifertreesinliquidcultures—progresstowardscommerciali-zation.In:Hvoslef-EideAK,PreilW(eds)Liquidculturesystemsforin vitroplantpropagation.Springer,Dordrecht,2005:389–402.

/9/Salaj,T.,Blehová,A.:In vitrokultúryvyššíchrastlín.Bratislava:UniverzitaKomenského,2006.ISBN80-223-2061-7.

/10/Gupta,P.K.,Durzan,D.J.:ShootmultiplicationfrommaturetreesofDouglasfir(Pseudotsuga menziesii)andsugarpine(Pinuslambertiana).PlantCellReports4,1985:177–179.

/11/Boulay,M.P.,Gupta,P.K.,Krogstrup,P.,Durzan,D.J.:DevelopmentofsomaticembryosfromcellsuspensionculturesofNorwayspruce(Picea abiesKarst.).PlantCellRep7,1988:134–137.

Praha 3. až 5. září 2019 56/12/Hakman,I.,Fowke,L.C.:AnembryogeniccellsuspensioncultureofPicea glauca(whitespruce).PlantCell

Rep6,1987:20–22./13/Krogstrup,P.:Effectofculturedensitiesoncellproliferationandregenerationfromembryogeniccellsuspensi-

onsofPicea sitchensis.PlantSci72,1990:115–123./14/Silveira,V.,Floh,E.I.S.,Handro,W.,Guerra,M.P.:Effectofplantgrowthregulatorsonthecellulargrowthand

levelsofintracellularprotein,starchandpolyaminesinembryogenicsuspensionculturesofPinus taeda.PlantCellTissOrgCult76,2003:53–60.

/15/Finer,J.J.,Kriebel,H.B.,Becwar,M.R.:Initiationofembryogeniccallusandsuspensionculturesofeasternwhitepine(Pinus strobus L.).PlantCellRep8,1989:203–206.

/16/Nørgaard,J.V.,Baldursson,S.,Krogstrup,P.:Establishmentofembryogenicsuspensionculturesfromembryo-genicculturesof Abies nordmanniana,osmoticeffects.In:Cost87Meeting—regenerationfromsuspensioncultures,September24–27,Drøbak,Norge,1992:67–69.

Poďakovanie

PrácabolavypracovanávrámciprojektuVEGAč.2/0056/18.


Odozva sezónnej dynamiky prírastku obvodov kmeňov buka a smreka na variabili-tu počasia vo vysokohorskom prírodnom lese počas rokov 2017–2018 na základe proxy dát extrahovaných z dendrometrovIntra-seasonal response of beech and spruce stem circumference increments to weather variability in montane natural forest during 2017–2018 based on pro-xies extracted from dendrometers

Summary

We studied seasonal dynamics of daily stem cir-cumference increment(SCI)ofbeechandspruce inmontane natural forest during 2017-2018 seasons.They responded partly similarly, partly differentlyto weather conditions. Both species responded po-sitive to temperature (and its accumulation) fromthebeginningofseason toaround themid-Julyandthis influence last forbeech till theendof themaingrowthperiod(theendofAugust-beginningofSep-tember).Inthecaseofsprucethemainpartofseaso-nalincrementwascreatedtilltheendofJuly.DuringJuly,precipitationgraduallybecamethemainfactorinfluencingSCI of spruce and positive influence oftemperaturestartedtoturntonegativewhatmostpro-bablytriggeredtheprocessesofincrementcessation.Key words: European beech; Norway spruce; stem circumference increment; weather

Súhrn

Počassezón2017-2018smeštudovalisezónnudyna-mikuprírastkuobvodubukaasmrekavprírodnomhorskomlese.Obidvedrevinyreagovaličiastočnepodobne,čiastočnerozdielnenapodmien-kypočasia.Odzačiatkusezóny,približnedopolovicejúlareagovalipozitívnenateplotu(akoajjejakumu-láciu na začiatku sezóny), a tento vplyv pretrvávalubukaaždokoncahlavnéhoobdobiarastu(koniecaugusta až začiatok septembra). V prípade smrekabola hlavná časť sezónneho prírastku vytvorená uždokoncajúla.Vpriebehujúlasahlavnýmfaktoromovplyvňujúcimprírastoksmrekastalipostupnezráž-kyapozitívnyvplyvteplotysazačalmeniťnanega-tívnyčopravdepodobnespustiloprocesukončovaniaprírastku.Kľúčové slová: buk lesný; smrek obyčajný; prírastok obvodu; počasie

Marek Ježík1, Miroslav Blaženec1, Gabriela Jamnická1, Katarína Střelcová2,Peter Fleischer Jr.1, 2, Ľubica Ditmarová1

1Ústav ekológie lesa SAV, Štúrova 2, 960 53 Zvolen, Slovenská republika, [email protected] 2Lesnícka fakulta TU vo Zvolene, T. G. Masaryka 24, 960 53 Zvolen, Slovenská republika

Úvod

BuklesnýasmrekobyčajnýpredstavujúvlesochSlovenskadvenajrozšírenejšiedreviny,keďvr.2017do-sahovaloichpercentuálneplošnézastúpenie33,6resp.22,7%/1/.BukjedrevinasnajvyššímprirodzenýmzastúpenímvlesnýchekosystémochSlovenska,ktorébololesníckoupraxouvminulostiznižovanéprávenaúkorsmrekaakoekonomickyvýznamnejdreviny.Vsúčasnostidochádzanaopakkuzvyšovaniuzastúpeniabuka,najmävdôsledkuzhoršenéhozdravotnémustavuahromadnémuhynutiusmrečín.Vprirodzenýchpod-mienkachsatietodvedrevinystretávajúpredovšetkýmvovyššíchnadmorskýchvýškachkdetvoriazmiešanéporastypredovšetkýmv6.LVS(lesnývegetačnýstupeň),ktoréprechádzajúdovysokohorskýchsmrečíndoktorýchnahranici6.a7.LVSprenikábukznižšíchnadmorskýchvýšok.Vdôsledkuklimatickýchzmien,akoajmeniacichsapožiadavieknaprodukčnéaekosystémovéslužbylesabudevbudúcnostidochádzaťkďalšímzmenámzastúpeniaaprodukciejednotlivýchdrevínvprirodzených,akoajčlovekomovplyvnenýchekosys-témoch,sosnahouovyužívaniepozitívnychinterakciímedzitýmitodrevinamivlesníckejpraxi.

Materiál a metódy

ŠtúdiaprebiehalanaPrednejPoľane(cca1350mn.m.),blízkovrcholu,naplošinesosklonomdo5°ajuhoju-hozápadnouorientáciou.Pôdnymtypomjeandozemkambizemná.Nachádzasav7.LVS,sdominujúcimisltSorbeto-PiceetumaAcereto-Piceetum.Jednásaonerovnovekýprirodzenýles(prales),ktorýjesúčasťouNPRZadnáPoľana.Dominantnýmdruhomstromovejvrstvyjesmrekobyčajný(Picea abies,L.)sprímesoubukalesného(Fagus sylvatica, L.)ajarabinyvtáčej(Sorbus aucuparia,L.).Najstaršiejedincehlavnejsmrekovej

57


vrstvydosahujúvek150–190rokovapriemernúvýšku25m.Štruktúrajemozaikovitá,medzernatá,hrúbkovoavýškovodiferencovaná,zakmenenie0,6–0,7.Tátosmrečinajepovažovanázanajjužnejšívýskytprirodze-nýchvysokohorskýchsmrečínvZápadnýchKarpatoch.VtýchtopodmienkachbukrastienahornejhranicisvojhorozšírenianaSlovensku,najmänaotvorenejšíchpriestranstváchdosahujehornévýškycez20m.Počassezón2017a2018smepomocouautomatickýchdendrometrov(DLR26,EMSBrno)inštalovanýchnakmeňochvovýškepribližne2,5msledovali3úrovňovéjedincesmrekaa3jedincebuka.Jedincebukapredstavovalidobrevyvinutéstromovéformyvuvoľnenejšíchčastiachsdobrýmprístupomkusvetluavýš-kou13–18m(d1,3=30,9–37,2cm).Jedincesmrekasanachádzalivoväčšejmladšejskupine(do100rokov),v súčasnosti úrovňovej s výškou19–23m (d1,3=31,2–48,1 cm).Dennénárastyobvodovkmeňov (SCI,ktoréslúžiliakoproxydátapreprírastokobvodu)bolivypočítanézhodinovýchpriemerovo6hrannej(čojepribližnevrcholzčastiexpanziekmeňavrámcidennéhochodu)akočasťktorouobvodkmeňapresiaholpredchádzajúcemaximumnasezónnejkrivkeobvodov/6/.ZískanéSCIdáta,rovnakoakometeorologickédáta,bolifiltrovanéspoužitím13dnídlhýchHammingovýchfiltrovpreextrakciunízko-frekvenčnéhospek-tra,nazvýraznenievariabilityspribližnouvlnovoudĺžkoutýždeňaviac.Meteorologicképremenné(slnečnáradiácia,teplotavzduchu,vlhkosťvzduchuaúhrnyzrážok)bolimeranénaotvorenejplochevovýške1250mn.m.vovzdialenosticca650m.Meraniavodnéhopotenciálupôdy(Ψsoil)prebiehaliporastev15,30a50cmhĺbke(kontinuálnedo-1.44MPa,spoužitímsádrovýchbločkov(DelmhorstInc.,USA).


Celkovobolovegetačnéobdobie (apríl-september)2017 teplotnenadnormálne (+1.9°C)shorúcim letom(jún-august,+3,1°C)azrážkovonormálnesmimoriadnenadnormálnymiteplotamivmesiacochaprílajún(graf1b).Zrážkovodeficitnýaveľmisuchýboljún(graf1c),naopakaprílaseptemberbolivlhkéaveľmivlhké.Obdobieapríl-september2018boloteplejšie(+4,0°C)shorúcimletom(+3,4°C),zrážkovonormálne(85%),smimoriadnenadnormálnymiteplotamivmesiacochapríl(graf1b),máj,júnaaugust.Odzačiatkusezóny2018sakumulovalmiernyzrážkovýdeficit(okremjúla),čoviedlovsynergiisextrémnevysokýmiteplotamikpoklesuΨsoilvposlednejdekádeaugusta,počasseptembraaoktóbra(graf2).PodhodnotuΨsoil=-0.5MPaktorájepovažovanázaprahovúprevodnýstresspreväčšinurastlinnýchdruhov/10/,klesolΨsoilk10.septembru.

58

Graf 1: a - dlhodobý priemer teplôt a zrážkových úhrnov; b - teplotné anomálie; c - zrážkové anomálie počas sezón 2017 a 2018

Sezónnechronológie(graf2)bolipočasobidvochrokovvysokosynchrónne.Vr.2017dosahovalihodnotyEPS(ExpressedPopulationSignal)prebuk0,99asmrek0,97,vr.2018tobolo0,95resp.0,99.Korelačnouanalýzou(metódoukĺzavýchkoreláciíspožitím30dňovýchokienzobidvochsezón)spremennýmipočasiasmezistili,ženazačiatkusezóny(máj,jún)naprírastokobidvochdrevínvýznamnepozitívnevplývalasumateplôtnad5°Codzačiatkuapríla.Vpriebehujúnasahlavnoupremennouktorá(pozitívne)vplývalanavýškuprírastkustalateplotapredchádzajúcichdníapočasdňatvorbyprírastku(viacpribuku).Tentovplyvpretrvá-valubukaaždodobyukončovaniarastunaprelomeaugustaaseptembra.Naopakprismrekusmezazname-nali,ževplyvteplotysaccaodpolovicejúlamenínanegatívnyavýraznejšiezačínajúprírastokovplyvňovaťzrážky,čomohlospustiťprocesyukončovaniaprírastku.Vplyvzrážokbolpribukuslabýaprejavilsanajmävoktóbri,tj.ovplyvnilrastovéprocesyzanedbateľne(graf2).

a b c


Graf 2: Priemerné krivky nízkofrekvenčnej časti spektra denných prírastkov obvodu buka a smreka; priemer-nej dennej teploty (a) v r. 2017 a 2018, denných zrážkových úhrnov a vodného potenciálu pôdy (b), absolút-nych (c) a relatívnych (d) sezónnych rastových kriviek buka a smreka.

a

b

c

d

Praha 3. až 5. září 2019 60Vr.2017začalrastuobidvochdrevínkukoncumájaanásledneprudkoakceleroval.Vr.2018vdôsledkuextrémnetepléhoaprílaamájazačínarastubukapribližnevpolovicimája,usmrekaužzačiatkommája.Poobidvarokyukončovalbuksvojrastkukoncuaugustaažzačiatkuseptembra,keďvaugusteeštevytvoril27,resp.28%zosezónnehoprírastku.Vprípadesmrekasakukoncujúlavytvorilouž85%vr.2017,resp.94%vr.2018zcelkovéhoprírastku(ubukalenpo68%).Buktvorilvyššíprírastokakosmrekatentoroz-dielzačínavznikaťprávenaprelomejúlaaaugusta.Tietovýsledkybližšieosvetľujúvýsledkyvyplývajúcezdendrochronologickýchanalýz/5/.

Literatúra/1/Kolektív(Moravčík,M.akol.):SprávaolesnomhospodárstvevSlovenskejrepublikezarok2017-Zelenásprá-

va.MPSRaNLCZvolen,2018:65s.ISBN978-80-8093-255-8./2/HijmansR.J.,CameronS.E.,ParraJ.L.,JonesP.G.,JarvisA.(2005).Veryhighresolutioninterpolatedclimate

surfacesforgloballandareas.InternationalJournalofClimatology25:1965-1978.-doi:10.1002/joc.1276./3/Ježík,M.,Blaženec,M.,Kučera,J.,Střelcová,K.,Ditmarová,Ľ.:Theresponseofintra-annualstemcircumfe-

renceincreaseofyoungEuropeanbeechprovenancesto2012-2014weathervariability.iForest,BiogeosciencesandForestry,2016:doi:10.3832/ifor1829-009.

/4/Masarovičová,E.,RepčákM.etal.(2002).Fyziológiarastlín1.VydavateľstvoUniverzityKomenského,Brati-slava:303p.ISBN80-223-2470-0.

/5/Sedmáková,D.,Sedmák,R.,Bosela,M.,Ježík,M.,Blaženec,M.,Hlásny,T.,Marušák,R.:Growth-climatere-sponsesindicateshiftsinthecompetitiveabilityofEuropeanbeechandNorwayspruceunderrecentclimatewarminginEast-CentralEurope.Dendrochronologia,54,2019:37-48.

Poďakovanie

TátoprácasazrealizovalasfinančnoupodporouprojektovAPVV16-0306aVEGA2/0049/18.


Vplyv kadmia na rôzne ekotypy klíčnych rastlín Arabidopsis thaliana

Cadmium effect on different ecotypesof Arabidopsis thaliana seedlings

Summary

With expansion of industrially polluted areas raisesalso the urgency of remediation of the contamina-ted soil.The abilityof plants to adapt to such con-ditionsisessentialinsoilrevitalization.Inourstudywe examined the response of two natural ecotypesof Arabidopsis thaliana to cadmium induced stre-ss on a protein level.Ecotype1was collectednearKyiv,ecotype2inChernobylexcludingzone.Usingtwo dimensional electrophoresis followed by tan-demmassspectrometry,weidentified16(ecotype1)and29(ecotype2)differentiallyexpressedafterca-dmium treatment. Proteins were sorted into eightfunctional categories. Although roughly the samecategories were altered by cadmium stress, speci-fic patterns were observed in individual ecotypes.In ecotype 2, accumulation of energy, chlorophyllsynthesis, and stress related proteinswas observed.

Key words: Arabidopsis thaliana; cadmium; heavy metal stress; proteomic analysis

Súhrn

Srozširovanímpriemyselneznečistenýchoblastína-rastá aj potreba remediácie pôdy. Pre tento účel jenevyhnutnáschopnosťrastlínprispôsobiťsatakýmtopodmienkam.VnašejprácismeporovnávalireakciedvochekotypovArabidopsis thaliananastresspôso-benýkadmiomnaproteínovejúrovni.Ekotyp1bolzbieranývblízkostimestaKyjevaekotyp2vrámciuzavretejČernobyľskej zóny. Pomocou 2D elektro-forézyatandemovejhmotnostnejspektrometriesmeidentifikovali16(ekotyp1)a29(ekotyp2)rozdielneabundantných proteínov po vystavení kadmiu. Pro-teíny smezatriedili doôsmich funkčnýchkategórií.Hocibolivplyvomkadmiazmenenépribližnerovna-ké funkčné kategórie, u jednotlivých ekotypov smezaznamenali špecifické reakcie proteínov. V ekoty-pe2smepozorovaliakumuláciuproteínovenergetic-kéhometabolizmu,syntézychlorofyluazapojenýchvodpovedinastres.Kľúčové slová: Arábkovka thalova; kadmium; ťažké kovy; proteomická analýza

Olena Klimenko1,2, Miroslav Perniš1, Maksym Danchenko3, Ľudovít Škultéty3,4, Galina Shevchenko2, Katarína Klubicová1

1Ústav genetiky a biotechnológií rastlín, Centrum biológie rastlín a biodiverzity SAV, P.O.Box 39 A, Akademická 2, 950 07 Nitra, Slovenská republika2Mykola Kholodny Institute of Botany, National Academy of Sciences of Ukraine, Tereshchen-kivska 2, 01004, Kyiv, Ukraine3Virologický ústav, Biomedicínske Centrum SAV, Dúbravská cesta 9, 845 05, Bratislava, Sloven-ská republika4Mikrobiologický ústav AV ČR, Víděnská 1083, 142 20 Praha, Česká republika

Úvod

Masívnyrozvoj industrializáciesosebouprinášazvýšenérizikoekologickýchkatastrof.Ichvýsledkomsúrozľahlé kontaminované oblasti akoČernobyľská zóna naUkrajine, Fukušima v Japonsku, staré ťažobnémiestavZápadnejEurópeamnohoďalších.Tietooblastipredstavujúobrovskúzáťažpreekosystémanajmäprerastliny,ktoréniesúschopnéuniknúťzoznečistenýchúzemí,apretosamusiaadaptovať,alebosivyvinúťodolnosťvočikontaminantom.Takýmtopríkladomsúrastlinnéspoločenstvá,ktorérastúvČernobyľskejob-lastinapriekprítomnostirádionuklidovvpôde/1,2/apredstavujúpotenciálremediácietaktoznečistenejpôdy/3/.Napriekviacerýmštúdiámzostávamnožstvodetailovsignálnychametabolickýchdráhovplyvnenýchťažkýmikovmialebochronickouradiáciouneobjasnených.Nazákladeštúdií/4,5/,ktorénaznačujútoleranciuklíčnychrastlínArabidopsis thaliana(L.)vočiťažkýmkovom,smevnašejprácivyhodnocovaliodpoveďdvoch rôznychekotypovA. thaliana na stres spôsobenýkadmium.Tento ťažkýkov smevybralipre jehoľahkýpríjemrastlinamiatiežpreto,žejedvojmocnýrovnakoakoSr2+,ktorýjevšadeprítomnývpôdeČer-nobyľskejzóny,odkiaľpochádzajedenzosledovanýchekotypov.Kadmiumovplyvňujeviaceréfyziologické

61


procesy,akonapr.fotosyntézu,príjemvodyaživín,rastiontogenézu/6,7/.UrastlínA. thalianavystavenýchvplyvukadmiabolipopísanézmenyproteínov,ktorésazúčastňujúnametabolizmedusíka,uhlíkaasíryakoajproteínovspojenýchsodolnosťouvočistresu.Okremtohobolzaznamenanýajnárastobsahufytochelatí-nov/8/.VnašejprácismesazameralinaporovnaniereakciedvochekotypovA. thaliana nastresspôsobenýkadmiomnaproteínovejúrovni.

Materiál a metódy

PoužilismedvaekotypyA.thalianapôvodomzdvochrôznychoblastínaUkrajine.Semenáekotypu1bolizbieranévblízkostiobceKoncha-ZaspajužneodKijeva.Semenáekotypu2bolizbieranénavýskumnýchplocháchvobciPripiaťvrámciuzavretejČernobyľskejzóny.Zozbieranésemenábolivernalizovanéana-klíčenénapetrihomiskáchspolovičnýmMurashige-Skoogmédiomvprítomnosti100µMCdCl2.Semenávkontrolnýchskupináchklíčilinamédiubezprítomnostikadmia.Vyklíčenérastlinybolikultivovanénauve-denýchmédiáchvkontrolovanýchpodmienkachvtrochnezávislýchopakovaniach(hustotafotónovéhotoku~55,5±5µmolm-2s-1,fotoperiódasvetlo/tma16h/8h,teplotadeň/noc22°C/20°C).Naproteomickéanalýzybolipoužitésedemdnístaréklíčnerastliny.Proteínyboliextrahovanéspoužitímprotokolufenol-amóniumacetát/9/.Sedimentbolrozpustenývrehydratačnomroztoku(8Mmočovina,2Mtiomočovina,2%CHAPS,50mMdithiotreitol)akoncentráciarozpustnýchproteínovbolastanovenápomocouBradfordovejmetódy.VzorkyboliďalejnanesenénaIPGstripysdĺžkou7cmarozsahompH5-8prefokusáciuproteínov.Poizo-elektrickej fokusáciiaekvilibráciiproteínovbolavykonanágélováelektroforéza (12%akrylamid,80V).GélybolifarbenépomocouCoomassiebrilliantblue,digitalizovanénaskeneryGS-800(Biorad)aanalyzo-vanépomocousoftvéruPDQuest8.0(Biorad).Gélyprekaždýekotypboliporovnávanépárovo(kadmiovékukontrole)anaidentifikáciubolivybranéproteínovéškvrnyvykazujúceštatistickyvýznamnérozdielyvhod-notáchrelatívnychobjemov(minimálne1,5násobnýrozdielnahladineštatistickejvýznamnostip≤0,05).Proteíny boli identifikované pomocou tandemovej hmotnostnej spektrometrie (spektrámerané na prístrojiultrafleXtremeTOF).


Proteomická analýza viedla k identifikácii 16 štatisticky preukazne zmenených proteínov pri ekotype1a29proteínovpriekotype2.Identifikovanéproteínysmezatriedilido8funkčnýchkategóriíaichzastúpe-nieprejednotlivéekotypyjeznázornenénaobrázku1a(ekotyp1)aobrázku1b(ekotyp2).

62

Obr. 1: Funkčná klasifikácia identifikovaných proteínov, štatisticky preukazne zmenených, v ekotype 1 (obr. 1a) a ekotype 2 (obr. 1b). Čísla udávajú počet proteínov v jednotlivých kategóriách.

Hocibolikadmiomovplyvnenépribližnerovnakéfunkčnékategórieproteínov,prekaždýekotypbolazazna-menanášpecifickákvalitatívnaakvantitatívnareakciaproteínovnaprítomnosťkadmia.Knajviacovplyv-neným,uobochekotypov,patriliproteíny,ktorésazúčastňujúnafotosyntézeabiosyntézechlorofylu.Priekotype1bolapoošetreníkadmiomakumuláciavšetkýchproteínovvporovnanískontrolouznížená.Avšak


Literatúra/1/Caplin,N.,Willey,N.,2018.Ionizingradiation,higherplants,andradioprotection:Fromacutehighdosesto

chroniclowdoses.Front.PlantSci.9,847./2/Kovalchuk,I.,Abramov,V.,Pogribny,I.,Kovalchuk,O.,2004.Molecularaspectsofplantadaptationtolifein

theChernobylzone.PlantPhysiol.135,357–363./3/Nehnevajova,E.,Lyubenova,L.,Herzig,R.,Schröder,P.,Schwitzguébel,J.-P.,Schmülling,T.,2012.Metalac-

cumulationandresponseofantioxidantenzymesinseedlingsandadultsunflowermutantswithimprovedmetalremovaltraitsonametal-contaminatedsoil.Environ.Exp.Bot.76,39–48.

/4/Shevchenko,G.V.,Talalaiev,O.S.,2017.EfficientmechanismofDNArepairstabilizesgenomeofArabidopsisthalianafromtheChernobylzone.Dopov.Nac.akad.naukUkr.84–90.

/5/Shevchenko,G.V.,Talaliev,A.S.,Doonan,J.,2012.Arabidopsis thaliana seedlingsfromtheChernobylNPPzonearetoleranttoDNA-damagingagents(inRussian).Dopov.Nac.akad.naukUkr.157–162.

/6/Faller,P.,Kienzler,K.,Krieger-Liszkay,A.,2005.MechanismofCd2+toxicity:Cd2+inhibitsphotoactivationofPhotosystemIIbycompetitivebindingtotheessentialCa2+site.Biochim.Biophys.ActaBioenerg.1706,158–164.

/7/Kwinta,J.,Koźlik,D.,2006.Glutaminesynthetaseandglutamatedehydrogenaseincadmium-stressedtriticaleseedlings.ActaPhysiol.Plant.28,339–347.

/8/Sarry,J.-E.,Kuhn,L.,Ducruix,C.,Lafaye,A.,Junot,C.,Hugouvieux,V.,Jourdain,A.,Bastien,O.,Fievet,J.B.,Vailhen,D.,Amekraz,B.,Moulin,C.,Ezan,E.,Garin,J.,Bourguignon,J.,2006.TheearlyresponsesofArabidopsis thalianacellstocadmiumexposureexploredbyproteinandmetaboliteprofilinganalyses.Proteomics6,2180–2198.

/9/Hajduch,M.,Ganapathy,A.,Stein,J.W.,Thelen,J.J.,2005.Asystematicproteomicstudyofseedfillinginsoybe-an.Establishmentofhigh-resolutiontwo-dimensionalreferencemaps,expressionprofiles,andaninteractiveproteomedatabase.PlantPhysiol.137,1397–1419.

/10/Yer,E.N.,Baloglu,M.C.,Ayan,S.,2018.IdentificationandexpressionprofilingofallHspfamilymemberge-nesundersalinitystressindifferentpoplarclones.Gene678,324–336.

63priekotype2smevkadmiovejskupinerastlínzaznamenalizvýšenúakumuláciudvochproteínovkľúčovýchprefixáciuuhlíka,asimiláciudusíkaasyntézuchlorofylu.Zaujímavýmrozdielomvrámcifunkčnejkategóriesyntézaproteínovjezvýšenáakumuláciachaperónovéhoproteínupri ekotype2poovplyvneníkadmiom.Okremfunkcieprisyntéze,skladaníadegradáciiproteínovpočasbunkovéhovývinu,zohrávajúchaperónyúlohuvodpovedinasoľnýstres,sucho,stresspôsobenýťažkýmikovmiavysokouteplotou/10/.Rozdielnuodozvusmezaznamenaliajpriproteínoch,ktorésapodieľajúnametabolizmeaminokyselín.Zatiaľčoekotyp1vykazovalvprostredíkadmiazníženúakumuláciujedinéhoproteínutejtofunkčnejkategórie,všetkyštyriproteínypriekotype2malizvýšenúakumuláciuvporovnanísrastlinamikontroly.Išlonajmäoproteíny,ktorésapodieľajúnametabolizmeaminokyselínobsahujúcichsíru.Tietomôžuovplyvňovaťbiosyntézupolyamí-nov,ktorézohrávajúúlohuvochranerastlinyprivystavenístresu.Zvýšenýpriekotype2bolajenzýmpo-dieľajúcisanasyntézeglutamínuaktorémujeokreminéhopripisovanáúlohaprivývinekoreňa/11/.Funkčnákategóriastres/detoxifikáciabolazastúpenáibapriekotype2proteínomzoskupinyannexínovsozvýšenouakumuláciouvskupinestresovanýchrastlín.Annexínysúmultifunkčnézväčšamembránovéproteíny,ktorésa zúčastňujú na organizáciimembránových a signálnych proteínov, ale boli popísané aj funkcie v rámciexocytózy,peroxidázovejaktivity,odpovederastlinynaabiotickýstresainé/12/.Výrazneodlišnúodpoveďekotypov A. thaliana na stres indukovanýkadmiomsmezaznamenali aj pri proteínochkarbohydrátovéhoaenergetickéhometabolizmu.Zatiaľčopriekotype1nastalovtejtofunkčnejkategóriizníženieakumulácievšetkýchproteínov,priekotype2smepozorovali jednakuniformnezvýšenúakumuláciu, takajzapojenieväčšiehomnožstvaproteínovenergetickéhometabolizmu.

Záver

VýsledkyproteomickýchanalýzpoukazujúnavýraznúvnútrodruhovúvariabilituvrámciekotypovArabi-dopsis thalianavodpovedinastresindukovanýkadmiom.Hociboliovplyvnenépraktickyrovnakéfunkčnékategórieproteínov,výskytatendenciaakumuláciejednotlivýchproteínovsamedziobomaekotypmiznačneodlišuje.


Poďakovanie

PrácavzniklazafinančnejpodporyprojektuVEGA2-0056-18.

64/11/FunayamaK,KojimaS,Tabuchi-KobayashiM,SawaY,NakayamaY,HayakawaT,YamayaT.2013.Cytosolic

glutaminesynthetase1;2isresponsiblefortheprimaryassimilationofammoniuminriceroots.PlantandCellPhysio-logy54,934–943.

/12/Baucher,M.,Perez-Morga,D.,ElJaziri,M.,2012.Insightintoplantannexinfunction:fromshoottorootsigna-ling.PlantSignalBehav.7,524–528.


Aktuální poznatky z výzkumu kořenového systémupolních plodin

Current findings from the research on root system size of field crops

Summary

Root system size (RSS) based on measurement ofitselectricalcapacitanceandgrainyieldofselectedwinter wheat varieties and their hybrids were eva-luated in a two-year field trial.The genotypic vari-ability of RSS in parental varieties and their hyb-ridswasconfirmed,allowingselectionfor this trait.Genotypes with higher RSS provided hybrids witha larger root system especially at the stage of gra-infilling.At thesametime, theRSSin theheadingphenophase significantlycorrelatedwithgrainyield(r = 0.385*).Thus, the specific parental combinati-ons produced the F4 genotypes, which along withthe largerrootsystemprovidedahighergrainyieldandwere positively selected into theF5 generation.Key words: electrical capacitance; plant breeding; adaptation measures; drought; yield

Souhrn

Ve dvouletém polním pokusu s vybranými liniemiozimépšeniceajejichkřížencibylahodnocenvýnoszrna a velikost kořenového systému (VKS) meto-douměřeníelektrickékapacitykořenovéhosystému.Byla potvrzena genotypová variabilitaVKS u rodi-čovskýchliniíijejichkříženců,cožumožniloselekcina tento znak.Linie s vyššími hodnotamiVKSpo-skytlykřížence,kteřívytvářelivětšíkořenovýsystémzejménavdoběplněnízrn.ZároveňVKSkřížencůvefázimetáníbylaprůkazněkorelovánasvýnosemzrna(r = 0,385*). Specifické rodičovské kombinace takvytvořilygenotypygeneraceF4,kteréspolečněsvět-šímkořenovýmsystémemposkytlyvyššívýnoszrnaabylypozitivněselektoványdogeneraceF5.Klíčová slova: elektrická kapacita; šlechtění rostlin; adaptační opatření; sucho; výnos

Jana Klimešová1, Hana Středová2, Eva Stehnová2, Tomáš Středa1

1Mendelova univerzita v Brně, Agronomická fakulta, Ústav pěstování, šlechtění rostlin a rost-linolékařství, Zemědělská 1, 613 00 Brno – Černá Pole, [email protected] 2Mendelova univerzita v Brně, Agronomická fakulta, Ústav aplikované a krajinné ekologie

Úvod

Kořenovýsystémhrajeklíčovourolivpříjmuvodyajedůležitousoučástípřizpůsobeníserostlinnarozdílnépodmínkyprostředí/1/,zejménapřiadaptaciksuchu/2,3/neboprozvýšeníefektivityzískávánízdrojů/4/.Nepříznivéúčinkysuchamohoubýtzmírněnynapříkladdíkyvybudováníhlubokéhokořenovéhosystémuještěpředtím,nežsuchonastane/5,6/.Častojezauniverzálníreakcioznačovánatvorbarozsáhléhokořeno-véhosystému,ačkolimezivědcizatímnepanujekonsenzusotom,zdatakovýkořenovýsystémmávýznam/7/.Odpověďnato,kterékonkrétnívlastnostikořenovéhosystémujsouvevztahukvýnosuzanepříznivýchpodmínekklíčové,jestálesoučástívýzkumu.Kořenovýsystémjevelmiproměnlivýavýsledkystudiíjsouodlišnévzávislostinatypupůdy,průběhupočasíazávažnostistresuipoužitéhogenetickéhomateriálu.Samo-statnoukapitoloujsounádobovépokusy,jejichžvýsledkynelzevždyúspěšněověřitivpolníchpodmínkách.Přesto/8/považujíkořenovýsystémzaperspektivníobjektzájmušlechtitelůzejménaproto,žejeméněpro-bádánnežnadzemníčástrostlin,většinaznakůkořenovéhosystémujekompatibilnísvysokýmvýnosovýmpotenciálemaexistujezdeznačnágenetickádiverzita.

Materiál a metody

Linie a kříženci generace F3 a F4 pšenice seté (Triticum aestivum L.) byly hodnoceny vmaloparcelovémpolnímpokusuvroce2017a2018.Křížencibylizískánidialelnímnakřížením6rodičovskýchgenotypůpše-nice(501,509,517,527,531,533)vybranýchpopředchozímscreeninguabylovytvořeno30rodičovskýchkombinací.PopřemnoženíosivadogeneraceF3bylaveškerázískanázrnavysetanapodzim2016nalokalitěMiroslav(jižníMorava,Českárepublika,přibližnéGPS48.9472631N,16.3296392E).Zesortimentuozna-

65


čenýchF3rostlinbyloprokaždoukombinacivybráno10rostlin,jejichžsemenabylanapodzimroku2017vysetajakogeneraceF4(300genotypů).KaždýgenotypgeneraceF4bylvysetbezopakovánídodvouřádkůdoparcely(1,8m2)aobsetrodičovskýmiliniemi.Vkaždéparcelebylavevegetačnímobdobíročníku2018hodnocena(VKS)u4rostlinvetřechvegetačníchfázích-sloupkování(BBCH31-36),metání(BBCH50-60)aplněnízrn(BBCH70-85).ZrnovšechrostlinpotomstvaF4vysetýchvedvouřádkubylosklizenovdoběplnézralostispolečně.Velikostkořenovéhosystému(VKS)rostlinbylahodnocenametodouměřeníelektrickékapacity[nF]dle/9/LCRmetremExtech380193(Extechinstruments,NH,USA)přifrekvenci1kHz.

66

Výsledky a diskuse

Velikost kořenového systému rodičovských genotypůPro vyhodnocení efektivity selekce na velikost kořenového systémupšenice je nutné hodnotitVKS rodi-čovskýchgenotypůapotomstevvidentickýchpůdníchameteorologickýchpodmínkáchprostředí.VobousledovanýchročnícíchtedybylaevaluovánaVKSrodičovskýchgenotypůspolečněsVKSpotomstvaabylpopsánjejichvztahkvýnosuzrnajakoprimárníhoselekčníhokritéria,kterérozhodujeouplatněnígenotypu/odrůdyvpraxi.Použitámetodaměřeníelektrickékapacityumožňujepouzerelativnísrovnánípozorovanýchgenotypůvdanémčaseamístě.StatistickyvýznamnýrozdílveVKSbylvobouročnícíchzjištěnpouzevefázisloupkování,nicméněvyššíhodnotyVKSbylyuněkterýchgenotypůzaznamenányopakovaněvprůběhuvegetace.Vroce2017bylavětšíVKSsledovánaugenotypů501,527a517,menšípakprogenotypy509a531.Vroce2018bylavyššíVKSzjištěnarovněžugenotypu517a527,nejmenšíugenotypu531(graf1).

Graf 1: Velikost kořenového systému (VKS) [nF] ve fázi sloupkování, metání (kvetení) a plnění zrn šesti rodi-čovských genotypů 501, 509, 517, 527, 531 a 533 v roce 2017 (vlevo) a 2018 (vpravo).Statisticky významně odlišné páry hodnot jsou označeny rozdílnými písmeny (p ≤ 0,05). Chybové úsečky označují střední chybu průměru (SE).

Obdobnérelativnírozdílyvevelikostikořenovéhosystémugenotypůbylypozoroványtakévpředcházejí-cíchsezónách2015a2016(dataneuvedena).Jetedymožnépředpokládat,ževelikostkořenovéhosystémupopsanámetodouměřeníel.kapacityjegenetickyfixovanávlastnost,kterávykazujenižšíinterakcigenotypusprostředím.Tentopředpokladjedůležitýproefektivnívyužitítohotoznakujakoselekčníhokritéria.Nicmé-někomplexnívelikostkořenovéhoaparátujekvantitativněděděnýmznakem,kdesepodobnějakouvýnosuprojevujenižšídědivost/10/.Velikost kořenového systému potomstva F4 generace Genotypovávariabilitavelikostikořenovéhosystémubylaprokázánatakémezirostlinamipotomstvagenera-ceF4vroce2018.GeneraceF4pocházíz300rostlinvybranýchvgeneraciF3vroce2017dlevelikostikoře-novéhosystému.Bylozjištěno,žestatistickyvýznamnývlivgenotypuseprojevilvesloupkováníaplněnízrn,nikolivvmetání(dataneuvedena).VzhledemkvelkémupočtuhodnocenýchgenotypůbudoudálepodrobněpopsányvýsledkyzpohleduvlivurodičovskýchkomponentnaVKSpotomstva.EfektkombinacerodičovskýchgenotypůnaVKSpotomstvabylpozorovánvobouročnících.Vroce2018dosahovalanejvyšších,respektivenejnižších,hodnotVKSvefázimetáníiplněnízrnpotomstvatotožných


Sloupkování Metání Plnění zrn

♀ ♂ F4 SD ♀ ♂ F4 SD ♀ ♂ F4 SD

2 2 0,432a 0,091 1 2 0,476a 0,139 2 1 0,148a 0,038

1 2 0,442a 0,092 2 1 0,479a 0,151 2 2 0,153a 0,036

2 1 0,448a 0,108 2 2 0,486a 0,147 1 2 0,160ab 0,090

1 1 0,450a 0,108 1 1 0,495a 0,143 1 1 0,170b 0,075

Tab. 1: Průměrné hodnoty VKS (nF) potomstva generace F4 ve třech fenologických fázích dle linie použité na pozici matky ♀ nebo otce ♂ (1 - linie s velkou VKS, 2 - linie s malou VKS).

rodičovskýchkombinací(dataneuvedena).Vroce2017bylapozorovánapodobnátendence.PřiselekcidogeneraceF5nazákladěselekčníhokritéria-velikostikořenovéhosystémubylzásadnítedyzejménapůvodrostlin.HodnotyVKStedybylyovlivněnyspecifickourodičovskoukombinací,aletakévyužitímliniírodičůdleVKSnapozicimatkynebootce.Kořenovýsystémrodičovskýchliniíbylvkaždémzročníkůtestovánspo-lečněspotomstvem.NazákladěvíceletýchvýsledkůbylyjakoliniesvětšíVKSpotvrzenygenotypyvybranéjižvroce2015:527,517a501.NaopakmenšíVKSstatistickyprůkazněprojevilygenotypy533,509a531.Bylopotvrzeno,žekombinacematkyaotcesvětšíVKSposkytlapotomstvovyznačujícísevětšímkořeno-výmsystémemnežkombinaceobourodičůsmenšíVKS,zejménavefáziplněnízrn(tab.1).

Statisticky průkazně odlišné páry hodnot jsou označeny rozdílnými písmeny (p ≤ 0,05), SD – směrodatná odchylka.

Výnos zrna potomstva generace F4VýnoszrnasledovanýchgenotypůF4bylrovněžovlivněnkombinacírodičů.Vyššívýnosbylčastějizazna-menánurostlin,kterésevyznačovalyvětšímkořenovýmsystémemvefázimetání.Ipřesto,žeseněkterápo-tomstvavyznačovalavyššímvýnosemasoučasnědisponovalavětšímkořenovýmsystémem,bylakorelačníanalýzouprokázánaprůkaznásouvislostmezitěmitoznakypouzevefázimetání(r=0,385*,n=30).Vefázisloupkování(r=-0,288)aplněnízrn(r=0,017)nebylavelikostkořenovéhosystémuprůkazněkorelovánasdosaženýmvýnosemzrna.PodobněvlivrodičůsvětšíVKSnavýnoszrnapotomstva,ačkolivneprůkazný,bylspíšenegativní,protoževětšíprodukcivykazovalopotomstvorodičůsmenšímkořenovýmsystémem.

ZávěrGenotypovávariabilitavevelikostikořenovéhosystémupšeniceumožnilakříženíaselekcinatentoznak.Vevláhověnepříznivýchpodmínkáchročníku2018bylopotvrzeno,žepotomstvorodičovskýchliniídisponují-cíchvětšímkořenovýmsystémem,rovněžvytvořilovětšíVKS.Bylyidentifikovánopotomstvozkříženíně-kterýchlinií,kteréizazávažnéhostresusuchemvytvořilovětšíkořenovýsystémaněkterégenotypyzároveňposkytlyvyššívýnoszrna.Ačkolivseobecněuvádí,žesevelikostkořenovéhosystémupoodkvětupšenicejižnezvyšuje,rostlinysvětšíVKSvdoběplněnízrndosahovalyspíševyššíhovýnosuzrna.Lzetedypřepokládat,žegenotypysvyššíbio-masoukořenůalokovanouvzhledempůdnímpodmínkámlokalitypředevšímvpovrchovýchvrstváchpůdy,bylyschopnyzískatvoduprotvorbuzrna.

Literatura/1/Lynch,J.P.,Chimungu,J.G.,Brown,K.M.:Rootanatomicalphenesassociatedwithwateracquisitionfrom

dryingsoil:targetsforcropimprovement.JournalofExperimentalBotany,65,2014:6155–6166./2/Vadez,V.:Roothydraulics:theforgottensideofrootsindroughtadaptation.FieldCropsResearch,165,2014:

15–24./3/Lopes,M.S.,Reynolds,M.P.:Partitioningofassimilatestodeeperrousisassociatedwithcoolercanopiesand

increasedyeldunderdroughtinwheat.FunctionalPlantBiology,37,2010:147–156./4/Kell,D.B.:Breedingcropplantswithdeeproots:theirroleinsustainablecarbon,nutrientandwatersequestra-

tion.AnnalsofBotany,108,2011:407–418.

Praha 3. až 5. září 2019 68/5/O‘toole,J.C.,Bland,W.L.:Genotypicvariationincropplantrootsystems.AdvancesinAgronomy,41,1987:

91–145./6/Manschadi,A.M.,Christopher,J.,Hammer,G.L.:Theroleofrootarchitecturaltraitsinadaptationofwheatto

water–limitedenvironments.FunctionalPlantBiology,33,2006:823–837./7/Palta,J.A.,Chen,X.,Milroy,S.P.,Rebetzke,G.J.,Dreccer,M.F.,Watt,M.:Largerootsystems:aretheyuseful

inadaptingwheattodryenvironments?FunctionalPlantBiology,38,2011:347–354./8/Bodner,G.,Nakhforoosh,A.,Kaul,H.P.:Managementofcropwaterunderdrought:areview.Agronomyfor

SustainableDevelopment,35,2015:401–442./9/Chloupek,O.:Evaluationofthesizeofaplant‘srootsystemusingitselectricalcapacitance.PlantandSoil,48,

1977:525–532./10/Nyquist,W.E.,Baker,R.J.:Estimationofheritabilityandpredictionofselectionresponseinplantpopulations.

CriticalReviewsinPlantSciences,10,1991:235-322.

Poděkování

Práce vznikla za finanční podpory výzkumného projektu Národní agentury pro zemědělský výzkum č.QJ1510098.


Vliv inokulace Fusarium culmorum a aplikace mykotoxinu deoxynivalenoluna vyvíjející se klasy pšenice odrůdy Sumai 3 a SW Kadrilj s kontrastní odolností vůči klasovým fusariosámThe effect of Fusarium culmorum inoculation and mycotoxin deoxynivalenol application on developing spikes of wheat cultivars Sumai 3 and SW Kadrilj with contrasing resistance to Fusarium head blight disease

Summary

Fusarium headblight (FHB) representsadamagingdisease of cereal spikes caused by mycotoxin-pro-ducingFusarium fungi revealingadverse effectsongrainqualityandyield.ChinesespringwheatSumai3 represents amajor source of FHB resistance har-bouringFhb1QTLon3BSconferring resistance toFHBandencodinga lectin-likeprotein.Theaimofourstudy lied inacomparisonofproteomerespon-setoFusarium culmoruminoculationandmycotoxindeoxynivalenol(DON)applicationonspikesofresi-stantwheat cultivarSumai 3 and susceptiblewheatcultivarSWKadrilj10daysafterfungusinoculation(dai)andmycotoxinapplication,respectively.Prote-omeanalysisrevealedprofoundimpactofFusarium inoculationandmycotoxinapplicationonplantener-gymetabolismresultinginadecreaseinphotosynthe-sis,ATPbiosynthesiswhileanincreaseinstress-pro-tectiveproteins(chaperonessuchasHsc70,lectins).Genotypicdifferencesobservedat10daiindicateanactiveacclimationinSumai3asindicatedbyincre-ased levels of some enzymes involved in phenolicsbiosynthesis (phenylalanine ammonia lyase PAL,BAHD acyltransferase), jasmonate biosynthesis (li-poxygenaseLOX),andoligosaccharidebiosynthesis(sucrosesynthaseSuSy,UDP-glucoseuridylyltrans-ferase)which represent an important part of glyco-proteins such as lectins and other pathogen-respon-sivebiomolecules.The study thus provides data onplant acclimation toFusarium infectionwhichmayunderlie superior resistance of Sumai 3 cultivar.Key words: FHB resistance; deoxynivalenol; Fusa-rium culmorum; proteomic analysis; energy meta-bolism; stress-related proteins; protective proteins biosynthesis

Souhrn

Klasové fusariosy (FHB) představují významnouchorobu obilných klasů indukovanou houbovýmipatogeny roduFusarium, které produkují trichothe-cenové mykotoxiny znehodnocující kvalitu zrna.ČínskájarnípšeniceSumai3představujevýznamnýzdrojrezistencekFHBvgenofondupšenice.CílemnašístudiebylosrovnáníproteomickéodezvyrezistentníodrůdySumai3acitlivéodrůdySWKa-driljinokulovanýchF. culmorumanebovystavenýchaplikaci mykotoxinu deoxynivalenolu (DON) vesrovnánískontrolnímirostlinami10dnůpoinokula-ci(10dai),kdybylyodebrányvzorkypro2D-DIGEanalýzu,a40dai,kdybylyodebrányvzorkyproana-lýzuDON.RezistentníSumai3mělavýznamněnižšíobsahDONoproticitlivéodrůděSWKadrilj.KomparativníproteomickáanalýzaprokázalaaktivníaklimaciodrůdySumai3indikovanouadaptacíener-getickéhometabolismu (ATP biosyntéza, fotosynté-za), zvýšenou abundancí enzymůpodílejících se nabiosyntézeochrannýchlátek(biosyntézafenolickýchlátek,biosyntézajasmonátuakys.salicylové,biosyn-tézaoligosacharidůjakosoučástiochrannýchglyko-proteinů-lektinů).Příspěvektakpředkládámolekulárnídatapodmiňují-cízvýšenourezistenciSumai3kFHB.

Klíčová slova: klasové fusariosy; mykotoxiny; rezi-stence; Fusarium culmorum; proteomická analýza; energetický metabolismus; ochranné proteiny

Klára Kosová1, Jana Chrpová1, Jiří Šantrůček2, Pavel Vítámvás1,Radovan Hynek2, Ilja Tom Prášil1

1Odbor genetiky a šlechtění rostlin, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507, 161 06 Praha 6 - Ruzyně, Česká republika; [email protected]Ústav biochemie a mikrobiologie, Vysoká škola chemicko-technologická, Technická 1903/3, 160 00 Praha 6, Česká republika

69


Úvod

Klasovéfusariosy(FHB)představujízávažnéonemocněnívyvíjejícíchsezrnobilninzpůsobenéhoubovýmipatogeny(anaformami)roduFusarium,předevšímF. culmorumaF. graminearum.HoubovépatogenyroduFusariummajínegativnívlivnakvalituzrnadíkyprodukcimykotoxinudeoxynivalenolu(DON).Různége-notypyobilninselišímírourezistencevůčifusariovéinfekci,kteráseprojevujenižšímírouakumulacemy-kotoxinůuodolnýchgenotypů(blíževiz/2/).Sumai3ječínskáodrůdajarnípšenice,kteráneseFhb1QTLnachromosomu3BSpodmiňujícírezistencikFHB.NedávnobylidentifikovánkandidátnígenpodmiňujícírezistencikFHB,kterýkódujetzv.lektin-likeprotein/6/.Proteinypředstavujíefektorystresovéodezvyrostlinpodílejícísepřímonautvářenífenotypurostliny.Odezvarostlinynapatogenavedoucíkezvýšenérezistencipředstavujekomplexníprocesregulovanýfytohormony,kterývedekvýznamnýmzměnámvabundancinejenproteinůspojenýchpřímosestresovouodezvou,alei celé řadyproteinů (enzymů) spojených s energetickýmmetabolismema sbiosyntézouochranných látek(např.glykoproteinů,flavonoidů).Cílemnašehoexperimentubylosrovnáníodezvyrezistentníodrůdyčínské jarnípšeniceSumai3acitlivéšvédskéodrůdySWKadriljnaúrovniakumulacemykotoxinuDONaodezvytotálníhoproteomuanalyzova-néhometodou2D-DIGEatandemovouhmotnostníspektrometriíLC-MS/MS.

Materiál a metodyRostlinyčínskéjarnípšeniceSumai3(CIMMYT)acitlivéšvédskéodrůdySWKadrilj(ÚKZÚZ)bylyvysetynapočátkudubna2017doskleníkuveVÚRV,v.v.i.,Praha-Ruzyně.Rostlinybylyvdoběkvetení(BBCH65)inokuloványizolátemF. culmorumBpěstovanémnabramborovémagarupomocítzv.single-floretmethod,anebobylnakvetoucíklasyaplikovánmykotoxinDON(10mm3DONvPBS,0.05%Tween-20,pH7,5;10μg/mm3).Po10dnechodinokulace(10dai)aaplikaceDONbylyodebrányvyvíjejícíseklasyproanalýzuproteomuapo45daibylaodebránazralázrnaproanalýzuDON,kterýbylstanovenmetodouRIDASCREENELISAvestadiuvoskovézralostiobilek(BBCH85;blíževiz/3/)avýznamnérozdílybylystanovenypomocíanalýzyANOVA,Duncanovatesturozpětí(DMRT)nahladině0.05(STATISTICA,verze13,TIBCOInc.).Totálníproteomzklasůkontrolníchrostlin(KadriljkontrolaKC,SumaikontrolaSC),rostlininokulovanýchF. culmorum (KadriljFusarium KF,SumaiFusarium SF)arostlinpoaplikacimykotoxinu(KadriljDONKD,SumaiDONSD),čtyřibiologickáopakování,bylextrahovánmetodouTCA/aceton/fenoldle/7/.Proteinovýextraktbylvysráženacetátemammonnýmvmethanoluapopromytíčistýmacetonemavysušeníbylrozpuš-těnvlysačnímpufru(GEHealthcaremanuál)abylastanovenakoncentracerozpuštěnýchproteinůpomocí2DQuantkit(Bio-Rad);následněbylo30μgproteinůodkaždéhovzorkuoznačenopomocífluorescenčníchbarvivCyDyes(GEHealthcare),přebytečnébarvivobyloinaktivovánopřídavkemlysinu.Dvavzorkyozna-čenébarvivyCy3aCy5(30μgproteinu)a15μgsměsnéhovzorkuoznačenéhoCy2sloužícíhojakointernístandardbylonanesenospolus450mm3rehydratačníhopufrunalineárníIPGstrippI5–8abylaprovedenaisoelektrickáfokusaceocelkovésumě70,000Vh(blíževiz/3/).DruhýrozměrSDS-PAGEbylprovedenna24cm12,5%polyakrylamidovýchgelechpřesnoc(1hpři10mA/gel;13hpři25mA/gel)arozdělenéprotei-nybylyoskenoványpomocíPharosFXFluorescentImager(Bio-Rad,Hercules,CA,USA).Denzitometrickáanalýza2D-DIGEgelůbylaprovedenapomocísoftwaruPDQuestAdvanced,verze8.0.1.,multikanálováaplikacepro2D-DIGE,abylyidentifikoványtzv.diferenciálněabundantníproteinovéspotymajícímin.2-ná-sobnýrozdíldenzityminimálněvjednomzdevítibiologickyrelevantníchpoměrů(SF/SC,SD/SC,SF/SD,KF/KC,KD/KC,KF/KD,SC/KC,SF/KF,SD/KD)nahladiněvýznamnosti0.05(StudentT-test).Následněbylytytospotyvyřezányzedvoupreparativníchgelů(1000μgproteinůnagelobarvenéCBBG-250)pomocíEXQuestSpotCutter (Bio-Rad),bylynaštěpeny trypsinema identifikoványpomocíLC-MS/MS)zaužitídatabázeUniprot(www.uniprot.org;staženoúnor2019),taxonomieTriticum aestivum-Fusarium graminea-rum,pomocítzv.MASCOTSearchEngine.VpřípaděvícečetnýchidentifikacíbyljakorelevantníbránproteinsvýznamnýmMASCOTscore(vyššínež70)identifikovanývobouparalelníchgelech,anebopokudbylaprodanýspotzískánarelevantnídatapouzeprojedengel,proteinsnejvyššímMASCOTscore(vyššínež70).BiologickáfunkceidentifikovanýchproteinůbylastanovenanazákladědatvdatabáziGeneOntology(www.geneontology.org)prokategorii„biologickýproces.“

70

Vliv abiotických a biotických faktorů na vlastnosti rostllin71Výsledky a diskuse

VizuálníhodnocenípoškozenízrnistanoveníobsahuDONvzrnech(45dai;BBCH85)prokázalovýznam-nérozdílymezioběmakultivary,přičemžrezistentníSumai3akumulovalavýznamněméněDONvesrov-náníscitlivouodrůdouSWKadrilj(obr.1a),cožod-povídávýsledkůmdalšístudií/5/.

Obr. 1 Obsah deoxynivalenolu (DON) v zrnech ve stadiu voskové zralosti (BBCH 85) u odrůd Sumai 3 a SW Kadrilj (1a); hodnoty představují průměr min. ze tří opakování (n = 3), chybové úsečky značí střední chybu průměru (SE), odlišná písmena značí význam-né rozdíly na hladině 0.05 stanovené pomocí Dunca-

b

nova testu rozpětí (DMRT). Reprezentativní 2D-DIGE gel s interním standardem značeným Cy2, kde jsou vyznačeny pozice 72 diferenciálně abundantních spotů (1b) a přehled identifikovaných proteinů dle funkčních kategorií v rámci kritéria „biologický proces“ (1c). Pořadí kategorií ve směru hodinových ručiček, čísla značí počet proteinů v dané kategorii: metabolismus aminokyselin, ATP metabolismus, karbohydrátový metaboli-smus, cytoskelet, metabolismus lipidů, fotoreceptor, fotosyntéza, „protein folding“ - chaperony, proteinový metabolismus, redox metabolismus, respirace, sekundární metabolismus, stresové proteiny.

Srovnáníoboukultivarůukázalo,žeSumai3sevetapě10daidokázalaadaptovatkezměněnýmpodmínkámamobilizovatenergetickýmetabolismus(fotosyntéza,ATPbiosyntéza,navazujícíkarbohydrátovýmetaboli-smus-glykolýza)aaktivovatmetabolicképrocesysměřujícíkbiosyntézeochrannýchproteinůadalšíchbio-molekul(enzymypodílejícísenabiosyntézecukrůjakomožnýchresiduíproglykoproteiny-lektiny,enzymypodílejícísenabiosyntézefytohormonůkyselinyjasmonovéasalicylové,enzymypodílejícísenabiosyntézefenolickýchlátek-flavonoidů,aj.)adalšíchmolekulvodezvěnapatogena(obr.2).VesrovnáníspracíautorůDingetal./1/zaměřenounasrovnáníodezvySumai3acitlivéodrůdypšeniceHuaimai1daipoinokulaciF. graminearumjsmedetekovalivčase10daivíceproteinůsouvisejícíchsaklimacíbuněčnéhometabolismucharakteristickýchprotzv.aklimačnífázistresovéodezvy,anaopaknámchybělyproteinyspojenésbuněčnousignalizacícharakteristicképročasnoutzv.alarmfázistresovéodezvy(fázestresovéodezvyviz/4/).Experi-mentpřispělkosvětlenímolekulárnípodstatyzvýšenérezistenceodrůdySumai3kFHB.

ZávěrZískanáexperimentálnídataprokázalavyššírezistenciodrůdySumai3vesrovnánísodrůdouSWKadrilj,cožseprojevilovýznamněnižšíakumulacíDONiodlišnouodezvouproteomu,kteráspočívalavmenšímířeútlumuklíčovýchproteinůenergetickéhometabolismu(ATPbiosyntéza,fotosyntéza-asimilaceCO2),ana-opakvaktivaciprocesůvedoucíchkbiosyntézeochrannýchlátek(fenolickélátky)alátekpodílejícíchsenastresovéodezvě(fytohormony,glykoproteiny).

a

c

Praha 3. až 5. září 2019 72Obr. 2: Souhrnné schéma odezvy proteomu odrůdy Sumai 3 (S) a SW Kadrilj (K) na inokulaci F. culmo-rum anebo aplikaci deoxynivaleno-lu (DON). Šipky (↑) značí zvýšenou rel. abundanci proteinů v rostlinách inokulovaných F. culmorum nebo ošetřených DON, šipky (↓) značí sníženou rel. abundanci proteinů v rostlinách inokulovaných F. cul-morum nebo ošetřených DON.

Zkratky: ALDO - aldolasa; APX - as-korbátperoxidasa; BAHD-AT - BAHD acyltransferasa; CA - karbonická an-hydrasa; CAT - katalasa; dai - dny po inokulaci; EF1γ2 - elongační faktor

1γ2; GAPDH - glyceraldehyd-3-fosfát dehydrogenasa; GS - glutamin synthasa; GST - glutathione-S-transferase; Hsc70 - heat shock cognate pronítein 70; LOX - lipoxygenasa; MDAR - monodehydroaskorbátreduktasa; mt - mitochondriál isoforma; PAL - fenylalaninammoniumlyasa; PGK - fosfoglycerátkinasa; PGM - 2,3-bisfosfát-fosfoglycerát mutasa; PRK - fosforibulokinasa; RCA - RubisCO aktivasa A; RubisCO LSU - velká podjednotka ribulose-1,5-bisfosfát-kar-boxylasa/oxygenasa; SHMT - serin hydroxymethyltransferasa; SuSy -sacharososynthasa; TCA - cyklus trikarboxylo-vých kyselin; UDPG fosforylasa - UTP — glukoso-1-fosfát uridylyltransferasa

Literatura/1/Ding,L.,Li,M.,Li,P.,Cao,J.:ComparativeProteomicsanalysisofyoungspikesofwheatinresponsetoFusa-

rium graminearum infection.ActaPhysiologiaePlantarum,39,2017:271./2/Kosová,K.,Chrpová,J.,Šíp,V.:CerealresistancetoFusariumheadblightandpossibilitiesofitsimprovement

throughbreeding.CzechJournalofGeneticsandPlantBreeding,45(3),2009:87–105./3/Kosová,K.,Chrpová,J.,Šantrůček,J.,Hynek,R.,Štěrbová,L.,Vítámvás,P.,Bradová,J.,Prášil,I.T.:Theeffect

ofFusarium culmoruminfectionanddeoxynivalenol(DON)applicationonproteomeresponseinbarleycultivarsChev-ronandPedant.JournalofProteomics,169,2017:112–124.

/4/Kosová,K.,Vítámvás,P.,Prášil,I.T.,Renaut,J.:Plantproteomechangesunderabioticstress-Contributionofproteomicsstudiestounderstandingplantstressresponse.JournalofProteomics,74(8),2011:1301–1322.

/5/Mesterházy,A.,Tóth,B.,Varga,M.,Bartók,T.,Szabó-Hevér,A.,Farády,L.,Lehoczki-Krsjak,S:Roleoffungi-cides,applicationofnozzletypes,andtheresistancelevelofwheatvarietiesinthecontrolofFusarium headblightanddeoxynivalenol.Toxins(Basel),3,2011:1453–1483.

/6/Rawat,N.,Pumphrey,M.O.,Liu,S.,Zhang,X.,Tiwari,V.K.,Ando,K.,Trick,H.N.,Bockus,W.W.,Akhunov,E.,Anderson,J.A.,Gill,B.S.:WheatFhb1encodesachimericlectinwithagglutinindomainsandapore-formingtoxin-likedomainconferringresistancetoFusariumheadblight.NatureGenetics,48(12),2016:1576–1580.

/7/Wang,W.,Vignani,R.,Scali,M.,Cresti,M.:Auniversalandrapidprotocolforproteinextractionfromrecalcit-rantplanttissuesforproteomicanalysis.Electrophoresis,27(13),2006:2782–2786.

Poděkování

PrácebylapodpořenainstitucionálnímprojektemMZe-RO0418aprojektyMZeČRQK1710302aMŠMTČRLD14087.


Vplyv postupnej dehydratácie na obsah asimilačných pigmentov v rastlinách sóje s aplikáciou inokulantov

Influence of progressive dehydration on the content of photo-synthetic pigments in soybean with application of inoculants

Summary

Duringtheexperimentweremonitoredthefollowingsoybeangenotypes:MedaillonandZoraandtheirre-actions to progressive dehydration.The amounts ofchlorophyll a, b andcarotenoids in leaveswerede-termined by themodifiedmethod by Lichtenthaler.Thestudypresentedheredidfindasignificanteffectof inoculationon theconcentrationof theestimatedphotosynthetic pigments in water stress conditions.Key words: soybean; dehydration; inoculant; photo-synthetic pigments

Súhrn

Počasexperimentubolisledovanévybranégenetickézdroje sóje fazuľovej:MedaillonaZoraa ich reak-cienapostupnúdehydratáciu.Obsahchlorofylua,bakarotenoidovv listochboliurčenémodifikovanoumetódoupodľaLichtenthalera.Vtejtoštúdiisazistilvýznamný vplyv inokulácie na koncentráciu asimi-lačnýchpigmentovvpodmienkachvodnéhostresu.

Kľúčové slová: sója; dehydratácia; inokulant; asimi-lačné pigmenty

Eleonóra Krivosudská

Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, Fakulta agrobiológie a potravinových zdro-jov, Katedra fyziológie rastlín, Tr. A. Hlinku 2, 949 01 Nitra, [email protected]

Úvod

Hlavnýmzdrojomvstupudusíkavpoľnohospodárstvejesymbiotickáfixáciadusíkaazohrávadôležitúúlohuprizlepšovaníúrodnostipôdyaprodukcie.Strukovinymajúveľkýpotenciálprefixáciudusíkaazlepšova-nieúrodnostipôdy/12/.JednásaosymbiózuhrčkotvornýchbaktériíroduRhizobiumsrastlinamizčeľadebôbovitých(Fabaceae L.).Podľapoznatkovjeväčšinadruhovbôbovitýchschopnátejtosymbiotickejfixácie,ktorousapútaatmosferickýdusík.Pritejtofixáciisavyužívaenergiazískanávprocesefotosyntézynapreme-nuN2naNH3.Ročnáfixáciapredstavujeustrukovín50až200kgN/ha.InokuláciaosivasójebaktériamiroduRhizobiumvediekzvýšenejtvorbehrčieknakoreňoch,čímzlepšujefixáciuelementárnehodusíkaaúrodusemien/2/.Správnevykonanáinokuláciamôžebyťprepestovateľovveľkýmprínosom,pretožepomáharast-linámprekonaťtzv.hladovéobdobie.Týkasatoprvýchdníodzačiatkuklíčeniasemien,keďsavyčerpajúrezervydusíka, aždo fázy,kedy rastlinyzačnúvyužívaťdusíkfixovanýbaktériami. Inokulácioumôžemedosiahnuťpredčasnútvorbuhrčiek,atýmajskoršiezahájeniefixáciedusíka/10/.Celkovovedieinokuláciakrýchlejšiemurasturastlínazníženiunákladovnaudržanieporastov/3/.Inokuláciaosivasapretopovažujezaefektívnyapohodlnýspôsob,akozaviesťdopôdyanáslednedo rizosféry rastlínbaktérieRhizobium.Avšak,jehopotenciáljeeštepotrebnésiuvedomiť/3/.Sútobakteriálnevýrobky(Rhizobín),ktoréslúžiaakoočkovacielátkysemienstrukovín/13/.Vodnýstressastalhlavnýmfaktoromabiotickéhoobmedzeniapro-dukciesójepriotepľovaní.Nabojprotistresuasuchujepotrebnépreskúmaťodolnégenetickézdrojeaichvyužitievšľachtiteľskomprograme.

Materiál a metódy

Prizaloženínádobovýchpokusovvprvejdekádemájabolipoužitégenetickézdrojesóje(GénovábankaSR,Piešťany)rôznehopôvoduMedaillon(Kanada)aZora(Slovensko).Dokaždejznádobsobjemom15litrovsavysialopodesaťsemien.Vrámciobochgenotypovsmedopolovicepoužitýchnádobzasialiinokulovanéosivoadodruhejpoloviceosivobezpoužitiainokulantov.InokulantNitrazon (ČR)mávysokýobsahživýchbaktérií-na1gsubstrátumin5x108.Priamozvyšujeobsah

73

Praha 3. až 5. září 2019 74bielkovínupestovanýchplodín,prispievakuzvýšeniuvýnosovalepšejmikrobiálnejčinnostipôdy.VysokústerilitusubstrátuzabezpečujúúčinnédávkyKobaltu60.InokulantRizobin LF(VeľkáBritánia)mávysokýobsahživýchbaktérií-na1gsubstrátuaž5x109.Akospojivojevpreparátepoužitýorganickýpolymér.Vlhkosťpreparátuje48%.Rastlinysmepestovalivprirodzenýchklimatickýchpodmienkach.Predmetomvýskumubolosledovaniere-akcierastlínnapodmienkyvodnéhostresu,pretosmevofenofázekvitnutiavrámciobochgenotypovinduko-valivodnýstreszamedzenímzrážokazávlahy.Ďalejsmesledovalivplyvinokulácieosivanaobsahasimilač-nýchpigmentovvrastlináchsóje.Koncentráciuasimilačnýchpigmentovvlistochsójesmestanovilispektrofotometricky,meranímabsorbancieacetónovéhoextraktuprivlnovýchdĺžkach663nm(chlorofyla),647nm(chlorofylb)a470nm(celkovékarotenoidy).Koncentráciejednotlivýchpigmentovbolivypočítanévmg.l-1/8/:

Chl a=(12,25*A663-2,79*A647)*D Chl b=(21,50*A647-5,10*A663)*D

Chl a+b=(7,15*A663-18,71*A647)*D Celkové karotenoidy=[(1000*A470-1,82*(Chl a)-85,02*(Chl b))/198]*D

Koncentráciapigmentovbolanásledneprepočítanánajednotkulistovejplochy.Merania obsahu chlorofylov chlorofylmetrom sú na rozdiel od klasického spektrofotometrickéhomeranianedeštrukčné.NatentoúčelbolpoužitýchlorofylmetertypuSPAD-502,prístrojktorýslúžinameraniemnož-stvachlorofyluaabvlistoch,vyjadrenéhovrelatívnychhodnotách.


Prinedostatkuvodyvrastlinedochádzakporuchámfyziologickýchprocesov/11/.Streszosuchaspôsobujenielenzávažnépoškodeniefotosyntetickýchpigmentov,aletaktiežvediekzničeniutylakoidnýchmembrán/1/.Poklesobsahuchlorofylujebežnesledovanýmfenoménomvpodmienkachvodnéhostresu/4/ajepo-važovaný za typický symptómoxidačného stresu, pričommôžemať za následok fotooxidáciu pigmentovadegradáciuchlorofylu/1/.Vpodmienkachstresudochádzakzníženiuobsahufotosyntetickýchpigmentovvdôsledkunestabilityproteínovýchkomplexovadeštrukciechlorofylu.Uvedenékonštatovaniasúzhodnésnašimizisteniami(tab.1a2),pričomvrámcisledovanýchgenotypovZoraaMedaillonnastalpočaspo-stupnejdehydratáciepoklesasimilačnýchpigmentov, čo sazhoduje s inými tvrdeniami /6/, ženedostatokvodynaúrovnizavlažovania66%a33%zrejmedegradujefotosynteticképigmentyaspôsobujezmenyvlis-tovejmorfológiirastlín.Obdobiedehydratácievrámcinášhoexperimentutrvalo13dní,pričomsledovanímvýznamnýchfyziologickýchparametrovasledovanímobsahuvodyvlistochipoklesuosmotickéhopoten-ciálubolomožnékonštatovať,žepočasvodnéhostresuvplyvominokuláciebolvlistochsójezaznamenanývyššípodielchlorofylua,bajkarotenoidovuobochgenotypov.Genotypybezinokuláciemalinižšíobsahpigmentov.Zníženáalebozmenenáhladinachlorofylubolazaznamenanávmnohýchrastlinnýchdruhoch,vzávislostioddĺžkytrvaniaastupňazávažnosti(intenzity)sucha/14/.Zpozorovanípočasvodnéhostresu/9/zistiliznačnýpoklesfotosyntetickýchpigmentovstým,ževodnýstresinhibujesyntézuchlorofylu,zatiaľčo

Genotyp Zora Chlorofyl a [mg.m-2]

chlorofyl b [mg.m-2]

chlorofyl a+b [mg.m-2]

Karotenoidy [mg.m-2]

chlorofyl a/b

chlorofyl a+b/ karot.

Kontrola (bez inokulácie) 271,5±26,4 82,9±9,1 357,6±32,3 94,2±10,6 3,3±0,2 3,6±0,3Stres (bez inokulácie) 157,8±4,5 25,3±8,6 184,8±12,7 56,7±10,1 7,0±1,4 3,2±0,4Nitrazon -kontrola 312,7±5,0 76,9±28,3 389,6±33,3 109,2±3,6 4,1±1,5 3,6±0,4Nitrazon - stres 284,5±4,7 67,4±1,3 351,9±5,5 89,6±12,7 4,2±0,1 3,9±0,1Rizobin LF - kontrola 227,1±1,9 62,1±4,9 289,1±5,3 89,4±0,8 3,7±0,3 3,3±0,1Rizobin LF - stres 210,4±5,7 37,9±10,1 248,2±6,5 74,6±6,1 6,2±2,0 3,3±0,2

Tab. 1: Obsah asimilačných pigmentov v listoch sóje genotypu Zora na konci dehydratácie

Vliv abiotických a biotických faktorů na vlastnosti rostllin75karotenoidysúmenejcitlivé.SledovanímúčinkuBradyrhizobiumjaponicumafosforunarastlistovaobsahchlorofyluvsójibolozistené,žeočkovanieB.japonicumvýraznezvýšilovýškurastlín,početlistov,obsahchlorofylu,listovúplochu.Použitieúčinnéhokmeňainokulácieafosforubolaveľmiúčinnámetóda,akoajzvýšiťrastsóje/2/.Akoďalejvyplývaztabuľky1,použitíminokulácievofázevodnéhostresubolokremchlorofyluaabzistenýajzvýšenýobsahkarotenoidov.Pristresezosuchabolotaktiežpozorované/7/vyvolaniedlhodobýchzmienvštruktúre,obsahuaaktivitejed-notlivýchfotosyntetickýchpigmentov.Konkrétne,streszosuchajespojenýspoklesomlistovejabsorbancie,čovediekzníženémuobsahuchlorofylu,zvýšenémuxantofylovéhopoolu,poklesuexpresieATPsyntázy,zníženejexpresiicytochrómub6/f.Výsledkyštúdiíchlorofylázyaperoxidázy/5/ukázali,žepokleschloro-fylumôžebyťpripisovanýskôrjehozvýšenejdegradáciiakopomalejsyntéze.Jevšeobecneznáme,žepodstresomzosuchadochádzakväčšejredukciichlorofylubakochlorofylua.HodnotaSPADpredstavujebezrozmernéčíslo,ktorésavypočítanazákladekvantitysvetla,ktoréjetrans-mitovanélistomvdvochvlnovýchdĺžkach,pričomabsorpciachlorofylovjerozdielna.VrámcigenotypovMedaillonaZorabolzaznamenanýpozitívnyefektinokulácievpodmienkachvodnéhostresu,pričomvyššiehodnotySPADčíslabolizaznamenanéprigenotypeMedaillonpriobochinokulantoch.

Genotyp Medailon Chlorofyl a [mg.m-2]

chlorofyl b [mg.m-2]

chlorofyl a+b [mg.m-2]

Karotenoidy [mg.m-2]

chlorofyl a/b

chlorofyl a+b/ karot.

Kontrola (bez inokulácie) 310,6±27,5 81,1±17,8 391,7±45,2 100,9±9,7 3,8±0,5 3,9±0,1Stres (bez inokulácie) 207,7±21,8 66,8±9,3 274,5±28,8 95,9±2,6 3,1±0,1 2,8±0,2Nitrazon -kontrola 313,9±18,9 88,1±5,0 397,2±19,2 97,0±27,3 3,7±0,3 4,4±1,0Nitrazon - stres 258,5±2,0 66,2±9,4 304,2±11,4 80,6±3,5 3,9±1,1 3,8±0,3Rizobin LF - kontrola 344,3±8,8 107,5±39,8 451,8±48,6 126,9±33,7 3,4±0,4 3,5±0,1Rizobin LF - stres 208,6±4,7 48,4±8,1 260,4±12,8 64,0±11,6 4,2±1,0 3,9±0,2

Tab. 2: Obsah asimilačných pigmentov v listoch sóje genotypu Medaillon na konci dehydratácie

Záver

Zanalýzpočasdehydratáciemožnopozorovaťpoklesasimilačnýchpigmentovvrastlináchsójefazuľovejuvariantovbezinokulácie.Pretosamotnévyužitieinokulantovmôžeprispieťklepšejtoleranciirastlínvočisuchu,vzhľadomktomu,žeaplikovanérizóbiámajúväčšiuschopnosťudržaťsavpôdevživomstaveajdlhšíčasvpodmienkachvodnéhodeficitu.

Literatúra /1/Anjum,S.A.,Xie,X.,Wang,L.etal.:Morphological,physiologicalandbiochemicalresponsesofplantsto

drough stress.InAfricanJournalofAgriculturalResearch,vol.6,2011.pp.20262032./2/Barbosa,M.A.,Lobato,A.K.,Tan,D.K.:Bradyrhizobiumimprovesnitrogenassimilation,osmoticadjustment

andgrowthincontrastingcowpeacultivarsunderdrought.InAustralianJournalofCropScience.2013.p.1983-1989.ISSN:1835-2707.

/3/DeakerR.:Legumeseedinoculationtechnology–areview.SoilBiologyandBiochemistry[online],vol.36,2004.pp.1275-1288[cit.2017-03-14].Dostupnénainternete:DOI:doi:10.1016/j.soilbio.2004.04.009

/4/Din,J.,Khan,S.U.,Ali,L.,Gurmani,A.R.:Physiologicalandagronomicresponseofcanolavarietiestodroughtstress.InJournalofAnimalandPlantSciences,vol.21,2011.pp.78-82.

/5/Harpaz-Saad,S.,Azoulay,T.,Arazi,T.,Mett,A.,Shiboleth,Y.M.:Chlorophyllaseisarate-limitingenzymeinchlorophyllcatabolismandisposttranslationallyregulated.InPlantCell,vol.19,2007.pp.1007-1022.

/6/Kizil,Ü.,Genc,L.,İnalpulat,M.,Şapolyo,D.:Lettuce(Lactuca sativa L.)yieldpredictionunderwaterstressusingartificialneuralnetwork(ANN)modelandvegetationindices.InŽemdirystė=Agriculture,vol.99,no.4,2012.pp.409-417.


Poďakovanie

UvedenáprácavzniklazafinančnejpodporygrantovejagentúryVEGA-1-0831-17aAPVV-15-0721.Poďa-kovanietiežpatríspoločnostiAgrokomps.r.o.vModre,ktoránámposkytlainokulantNitrazonaRizobinLF.

76/7/Kohzuma,K.,Cruz,J.A.,Akashi,K.,Hoshiyasu,S.,Munekage,Y.N.:Thelong-termresponsesofthephoto-

syntheticprotoncircuittodrought.InPlant,Cell&Environment,vol.32,2009.pp.209-219./8/Lichtenthaler,H.K.:Chlorophyllsandcarotenoids:Pigmentsofphotosyntheticbiomembranes.InMethodsin

Enzymology,vol.148,1987.pp.350-382./9/Lisar,S.Y.S.,Motafakkerazad,R.,Hossain,M.M.,Rahman,I.M.M.:Waterstressinplants:Causes,effects

andresponses.InRahman,I.M.M.-Hasegawa,H.(eds).WaterStress.Rijeka:InTech,2012.pp.1–14.ISBN978-953-307-963-9.

/10/Machaculeha,A. et al.:Co-InoculationofSoybeanwithBradyrhizobiumandAzospirillumPromotesEarlyNodulations.AmericanJournalofPlantSciences[online],vol.5,2015.pp.1641–1649[cit.2017-03-15].Dostupnénainternete:http://dx.doi.org/10.4236/ajps.2015.610164.

/11/Machado,S.,Paulsen,G.M.:Combinedeffectsofdroughtandhightemperatureonwaterrelationsofwheatandsorghum.In:PlantandSoil,2001,233,s.179–187.

/12/Manikhuri,R.K.,Dangual,D.,Rawal,L.S.:Evaluationofsymbioticnitrogenfixingabilityoflegume.CropsinCentralHimalaya,IndiaPhysiology[online],vol.1,2016.pp.26–28[cit.2017-03-18].Dostupnénainternete:http://dx.doi.org/10.1016/j.rhisp.2016.06.001

/13/Mhadhbi,H.etal.:Ahiglyosmotolrantrhizobialstrainconforsabettertoleranceofnitrogenfixationandex-hancesprotectiveactivitestonodulesofPhaseolusvulgarisunderdroughtstress.AficanJournalBiotechnology[onli-ne],vol.10,2013.pp.4555–4563[cit.2017-03-18].Dostupnénainternete:DOI:10.1016/j.jprost.2013.12.

/14/Sayari,M.,Ghavami,M.,Ghanbari,F.,Kordi,S.:Assessmentofsalicylicacidimpactsongrowthrateandsomephysiologicalparametersoflettuceplantsunderdroughtstressconditions.InInternationalJournalofAgricultureandCropSciences,vol.5,2013.no.17,pp.1951-1957.


Vzťah medzi rastom, koncentráciou fotosyntetických pigmentova minerál-nych prvkov v bunkách kalusu topoľa v prítomnosti antimónu a kremíka

The relationship between growth, the concentration of photosynthetic pigments and the concentration of nutrients in poplar callus cellsin the presence of antimony and silicon

Summary

Theaimof thestudywas toascertain theeffectsofantimony(Sb)and/orsilicon(Si)onthegrowth,theconcentrationofphotosynteticpigmentsandthecon-centrationofelements(K,Ca,Mg,P,Fe,Zn,Sb,Si)inpoplarcalluscells.Toobtainacomplexviewonthisresearch,weusedaprincipalcomponentanaly-sis(PCA).ThepresenceofSbdecreasedtheabove--mentionedparameters; however, the additionofSiameliorated theeffectsofSb.PCArevealed theco-rrelationbetweengrowth, theconcentrationofpho-tosyntheticpigmentsand theconcentrationofnutri-ents. The concentration of photosynthetic pigmentsstrongly correlated with Mg, Zn and Ca; whereasthe drymass strongly correlatedwithK, P and Fe.Key words: antimony; growth; nutrients; photo-synthetic pigments; poplar; silicon

Súhrn

Cieľomprácebolozistiťvplyvantimónu(Sb)a/alebokremíka (Si) na rast, koncentráciu fotosyntetickýchpigmentovaprvkov (K,Ca,Mg,P,Fe,Zn,Sb,Si)vbunkáchkalusutopoľa.Nazískaniekomplexnéhopohľadusmepoužilianalý-zuhlavnýchkomponentov(PCA).Antimónznižovalhoreuvedené parametre, kým pridanie Si zmiernilopôsobenieSb.PCAukázalavzájomnúkoreláciumed-zirastom,koncentrácioufotosyntetickýchpigmentovaminerálnychprvkov.Koncentráciafotosyntetickýchpigmentovsilnekore-lovalasMg,ZnaCa,zatiaľčosucháhmotnosťsilnekorelovalasK,PaFe.

Kľúčové slová: antimón; fotosyntetické pigment; kre-mík; minerálne prvky; rast; topoľ

Danica Kučerová1, Eva Labancová1,2, Zuzana Vivodová1,Desana Lišková1, Karin Kollárová1

1Institute of Chemistry, Slovak Academy of Sciences, Dúbravská cesta 9, 845 38 Bratislava, Slovakia2Plant Science and Biodiversity Center, Slovak Academy of Sciences, Dúbravská cesta 9 845 23 Bratislava, Slovakia

Introduction

Thewideuseofantimony(Sb)hasledtoconsiderableinputsofthiselementintotheenvironment/1/.Impor-tantanthropogenicsourcesofantimonyintheenvironmentareemissionsfromvehicles,wastedisposalandincineration,fuelcombustion,metalsmelters,andshootingactivities/2,3/.Similartoothertraceelements,itcanbetoxicatelevatedconcentrations,andsomeSbcompoundsareevenconsideredpotentiallycarcinogenic/4/.Apotentiallyimportantexposurepathwayofhumansandanimalstoantimonyinareaswithcontaminatedsoilsisthroughfoodandfeedplants/5/.ThereuseofmaterialfromminingdumpshasalsobeenidentifiedasacauseofsevereSbcontaminationofagriculturalland/6/.Poplarplants,typifiedbyfastgrowthandhighbio-massproduction,oftencolonizeareasnearagriculturallandandcanadaptto,andgrowin,contaminatedareasandarecapableofaccumulatingmetals/7,8/.Theirphytoremediationpotentialcanbedeterminedbytheuseofinvitroscreening/7/.Silicon(Si)isabeneficialelementforplantgrowthandalsoamultifacetedelementforalleviatingthetoxicityofvariousmetalsinplants/9/.ToexplorethepotentialofpoplarstotolerateSb,theeffectsofSband/orSionthegrowth,theconcentrationofphotosynteticpigmentsandtheconcentrationofnutrientswereanalysed.

Materials and methodsPoplarcallus,preparedfromtheleavesofawhitepoplar(Populus albaL.pyramidallis),wascultivatedonanagarmedium/10/withtheadditionofaK2(SbO)2C8H4O10.3H2Osolution(50mg.ml

-1)and/orsilicon(5mMintheformofsodiumsilicatesolution,27%SiO2dissolvedin14%NaOH)withpHadjustedto5.6.Thecallus

77


wascultivatedincontrolledconditions(24°C,60%ambienthumidity,in45–60Em-2.s-1lightconditions,over16hphotoperiod).Eachgrowthexperiment,repeatedthreetimesonseparatedays,consistedof30callipertreatment.Thecalliwereharvested,andthefreshanddrymassweredeterminedafter3weeksofSband/orSiexposure.Theconcentrationofchlorophylla,chlorophyllb,andcarotenoidswasdeterminedspectropho-tometricallyandcalculatedbasedontheformulasofLichtenthaler/11/.AnalysesoftheconcentrationsofSbandSiwerecarriedoutbyflameatomicabsorptionspectrometry(AAS),andtheconcentrationsofmicro-(FeandZn)andmacro-nutrients(K,Ca,Mg,P)weremeasuredusinginductivelycoupledplasmaatomicemissionspectrometry(ICP-AES)attheInstituteofLaboratoryResearchonGeomaterials,FacultyofNaturalSciences,ComeniusUniversity,inBratislava.StatisticalanalysesfollowedtheanalysisofvarianceandLSDtest(leastsignificantdifference)atP˂0.05.Theprincipalcomponentanalysis(PCA)wasappliedtothedatasetofdrymass,theconcentrationofphotosyntheticpigments,andtheconcentrationofelements(K,Ca,Mg,P,Fe,Zn,Sb,Si).ThePCAwasperformedusingRsoftwareversion3.5.2(2018-12-20).

Results and discussion

Antimonyinhibitedcallusgrowth;thedrymassdecreasedabout31%incomparisonwiththecontrol(Fig.1a).TheadditionofSidecreasedthedrymass(22%)comparedtothecontrol.However,inthepresenceofSb,Sipromotedcallusgrowth(about11%)comparedtotheSbtreatment.SimilarresultswereascertainedalsointhecaseoftheinfluenceofSiandSbonrice/12/.Theconcentrationofphotosyntheticpigments(chlorophyll a,chlorophyllb,carotenoids)intheSbtreatmentdecreasedabout67%,68%,64%,incomparisonwiththecontrol,respectively(Fig.1b).TheadditionofSididnotchangetheconcentrationofphotosyntheticpigmentswhencomparedtothecontrol.Ontheotherhand,theSb+SitreatmentincreasedtheconcentrationofphotosyntheticpigmentscomparedtotheSbtreatmentandthevaluesreachedapproximatelythevaluesofthecontrol.AsimilardifferenceintheconcentrationofphotosyntheticpigmentsintheSbandSb+Sitreatmentshasalsobeenobservedinmaize/13/.

78

Fig. 1: Dry mass and concentration of chlorophyll a, chlorophyll b and carotenoids in poplar calli after 3 weeks of cultivation.The data are expressed as a percentage of the control (means ± standard error). Control is 100%. Different letters de-note statistically significant differences in the parameters between the treatments at P < 0.05.Theconcentrationsofmicro-andmacro-nutrientsintheSbtreatmentdecreasedincomparisonwiththecon-trol.However,theSb+SitreatmentincreasedtheconcentrationofnutrientscomparedwiththeSbtreatment.TheadditionofSiintotheSbmediumconducedtolowerSbaccumulation.Thedatasetofdrymass,theconcentrationofphotosyntheticpigmentsandtheconcentrationofelementswasanalysedusingPCA,toshowpossibleassociationsamongtheseparametersinpoplarcallusandtotestforvariabilitybetweentreatments(control,Si,Sb,Sb+Si)(Fig.2).Thefirstthreeprincipalcomponents,PC1,PC2andPC3,amountedto89%ofthetotalexplainedvariance.ThefirstprincipalcomponentPC1,whichaccountedfor70.1%ofthetotalvariance,wascharacterisedbythehighpositiveloadingofSbandnegativeloadingofalltheotherparameters.Thus,thePC1canbedescribedasanSbfactor.AllparametersexceptSb

a b

Vliv abiotických a biotických faktorů na vlastnosti rostllin79andSishowpositivecorrelationsbetweeneachother.TheconcentrationofphotosyntheticpigmentsstronglycorrelatedwithMg,ZnandCa,whereasthedrymassstronglycorrelatedwithK,PandFe.ThemajorelementcontributestoPC2(13%ofthetotalvariance)wasSi.Thesecondfactorresponsibleforvariabilityintheda-tasetwasSi.ThePC3,whichaccountedfor6%ofthetotalvariance,wascharacterisedmostlybythepositiveloadingofMgandthenegativeloadingofP.

Fig. 2: The PCA loading plot shows the correlation of vari-ables to principal components PC1, PC2 and PC3.

ThePC1/PC2graphoftheindividualswithdifferentlylabelledtreatmentsshowsseparationbetweentheSbtreatmentandboththecontrolandtheSitreatment,alongthePC1axis(antimonyfactor)(Fig.3).

Fig. 3: The PCA score plot shows the clustering/separa-tion of different treatments (control, Si, Sb, Sb+Si).

ThevaluesrepresentingtheSb+SitreatmentaresituatedonthePC1axisneartheSiandcontrolvalues,whi-lethevaluesrepresentingtheSbtreatmentaresituatedseparately.ThePC2axissplitstheSbandtheSb+Sitreatment,aswellasthecontrolandSitreatment.TheSiandSb+Sitreatmentcorrelatedpositivelywiththisaxis,whilethecontrolandtheSbtreatmentcorrelatednegatively.ThePC1/PC2graphillustratedthefactthatSiadditionincreasedthevariabilityofSbmorethanthecontrol.

Conclusion

TheSiamelioratedthenegativeeffectsofSbonthegrowthandconcentrationofphotosyntheticpigmentsinpoplarcallicells.Bothparameterscorrelatedwitheachotherandalsowiththeconcentrationofnutrients.DrymassstronglycorrelatedwithP,KandFe,whiletheconcentrationofphotosyntheticpigmentsstronglycorrelatedwithMg,ZnandCa.

Chl.a - chlorophyll a, chl.b - chlorophyll b, car - carotenoids, DM - dry mass

Praha 3. až 5. září 2019 80References

/1/Tschan,M.,Robinson,B.H.,Schulin,R.:Antimonyinthesoil–plantsystem–areview.EnvironmentalChemi-stry,6,2009:106–115.

/2/Cal-Prieto,M.J.,Carlosena,A.,Andrade,J.M.,Martínez,M.L.,Muniategui,S.,López-Mahía,P.,Prada,D.:Antimonyasatraceroftheanthropogenicinfluenceonsoilsandestuarinesediments.WaterAirandSoilPollution,129,2001:333-348.

/3/Amereih,S.,Meisel,T.,Scholger,R.,Wegscheider,W.:AntimonyspeciationinsoilsamplesalongtwoAustrianmotorwaysbyHPLC-ID-ICP-MS.JournalofEnvironmentalMonitoring,7,2005,7,1200-1206.

/4/Leonard,A.,Gerber,G.B.:Mutagenicity,carcinogenicityandteratogenicityofantimonycompounds.MutationResearch366,1996:1-8.

/5/Ainsworth,N.,Cooke, J.A., Johnson,M.S..:Distributionof antimony in contaminatedgrassland. 2.Smallmammalsandinvertebrates.EnvironmentalPollution,65,1990:79-87.

/6/Hammel,W.,Debus,R.,Steubing,L.:Mobilityofantimonyinsoilanditsavailabilitytoplants.Chemosphere,41,2000:1791-1798.

/7/DiLonardo,S.,Capuana,M.,Arnetoli,M.,Gabbrielli,R.,Gonnelli,C.:ExploringthemetalphytoremediationpotentialofthreePopulus albaL.clonesusinganinvitroscreening.EnvironmentalScienceandPollutionResearch,18,2011:82–90.

/8/Romeo,S.,Francini,A.,Sebastiani,L.,Morabito,D.:HighZnconcentrationdoesnotimpairbiomass,cuttingradialgrowth,andphotosyntheticactivitytraitsinPopulusalbaL.JournalofSoilsandSediments,17,2017:1394-1402.

/9/Bhat,J.A.,Shivaraj,S.M.,Singh,P.,Navadagi,D.B.,Tripathi,D.K.,Dash,P.K.,Solanke,A.U.,Sonah,H.,De-shmukh,R.:Roleofsiliconinmitigationofheavymetalstressesincropplants.Plants8,2019:1,20pages.

/10/Diaz-Colon, J.D.,Bovey,R.W.,Davis,F.S.,Baur, J.R.:Comparativeeffectsandconcentrationofpicloram,2,4,5-Tanddicambaintissueculture.PhysiologiaPlantarum27,1972:60-64.

/11/ Lichtenthaler,H.K.: Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes.Methods inEnzymology148,1987:350-382.

/12/Zhang,L.,Yang,Q.,Wang,S.,Li,W.,Jiang,S.,Liu,Y.:Influenceofsilicontreatmentonantimonyuptakeandtranslocationinricegenotypeswithdifferentradialoxygenloss.EcotoxicologyandEnvironmentalSafety,144,2017:572-577.

/13/Vaculíková,M.,Vaculík,M.,Tandy,S.,Luxová,M.,Schulin,R.:Alleviationofantimonate(SbV)toxicityinmaizebysilicon(Si).EnvironmentalandExperimentalBotany,128,2016:11-17.

Acknowledgement

ThisworkwassupportedbytheSlovakResearchandDevelopmentAgency,contractNo.APVV-17-0164.


Vliv rozdílné koncentrace paracetamolu na vodní režim juvenilních rostlin salátu

The effect of different concentrations of aminophenol on the water regime of juvenile lettuce plants

Summary

Theeffectofdifferentdosesofaminophenolon thewater potential of plant plants (0, 5 µM, 50 µM,500 µM, 5 mM) in the acute (1x application) andchronic (regular application) variants was studiedin a greenhouse experiment. Lettuce plants weregrown in containers in a special garden substrateandsand.Theresultsofincreasingconcentrationsofaminophenol in both application variants are avai-lableforuseinwaterplantsincontrolplants.Intheevent of an acute paracetamol effect, thewater po-tential isreducedbythe target:control(-0.94MPa)-5µM(-1.36MPa)-50µM(-1.39MPa)-500µM(-1.37MPa))-5mM(-1.57MPa).Inchroniceffectsofmedicines on thewater surface, it is possible tocalculate the average values of water potential,depending on the variant and in your sequence:-0.94MPa(control)>-1.46MPa(5mm)>-1.51MPa(50µM)>-1.60MPa(500µM)>-1.82MPa(5mM).Key words: lettuce; water potential; aminophenol; Lactuca sativa

Souhrn

Vlivrozdílnékoncentraceparacetamolunavodnípo-tenciálrostlinsalátu(0,5µM,50µM,500µM,5mM)vakutní (1xaplikace)achronické (pravidelnáapli-kace)variantěbylsledovánveskleníkovémpokusu.Rostlinysalátubylypěstoványvnádobáchvesměsizahradníhosubstrátuapísku.Zezískanýchvýsledkůvyplývá,žesezvyšujícísekoncentracíparacetamoluvobouvariantáchaplikacedocházíkpoklesuvodní-hopotenciáluvporovnání skontrolními rostlinami.Vpřípaděakutníhopůsobeníparacetamolusevodnípotenciál snižoval v následujícím pořadí: kontrola(-0,94MPa)-5µM(-1,36MPa)-50µM(-1,39MPa)-500µM(-1,37MPa)-5mM(-1,57MPa).Uchro-nickéhopůsobeníléčivanavodnípotenciál listůsa-látubylyprůměrnéhodnotyvodníhopotenciáluvzá-vislostinavariantěvnásledujícímpořadí:-0,94MPa(kontrola)>-1,46MPa(5µM)>-1,51MPa(50µM)>-1,60MPa(500µM)>-1,82MPa(5mM).Klíčová slova: salát; paracetamol; vodní potenciál; Lactuca sativa

Jiří Kudrna, František Hnilička, Jan Kubeš, Helena Hniličková, Kamil Kraus

Česká zemědělská univerzita v Praze, FAPPZ, katedra botaniky a fyziologie rostlin, Kamýcká 129, 165 21 Praha 6 – Suchdol, [email protected]

Úvod

Léčivajsounedílnousoučástíživotamoderníhočlověka.Paracetamolvycházejícízlátkyaminofenol(APAP)patřímezinejběžnějipoužívané,volněprodejné,léky,kteréjsoudostupnévmnohaformách/1/.Vekosysté-mulzeAPAPajehometabolitynaléztvodpadníchvodách,skládkáchačistírenskýchkalech/2-6/.Smožnýmvyužívánímčistírenskýchkalůjakohnojivadozemědělství,aletakévyužívánípovrchovévody,jakozdrojezávlahy.Vyvstáváotázka,jakýmzpůsobemmůžeAPAP,případněsouvisejícímetabolity,působitnapěstovanéplodinya rostlinyvšeobecně.V tomtopřípadě rostlinapřicházídokontaktu sxenobiotikemamusízapojitsystémobrannýchmechanismůvedoucíchkdetoxifikaci.Stresováreakceurostlinmámnohomechanismůúčinkuamůžedocházetkovlivněnívícefyziologickýchcharakteristik.Jednásenejenomoakut-ní,aleichronicképoškození/7,8/,hromaděnívpletivech/9,10/,inhibiceprodlužováníbuněk/11/.Vzhledemkčástečněchybějícímliterárnímdatůmbylocílempokusustanovitvlivrozdílnýchkoncentracípa-racetamolunavodnírežimrostlinsalátu,neboťvlivxenobiotiknafyziologicképarametryjeobecněstudovánuvodníchrostlinavomezenémířeurostlinterestrických.

81


Materiál a metody

Vpokusubylsledovánvlivrozdílnékoncentraceparacetamoluvzávlahovévoděnaobsahpigmentůafluo-rescencirostlinlocikyseté´KrálMáje´.PokusbylzaloženvčástečněřízenýchpodmínkáchskleníkuKBFRFAPPZ.Teplotaběhempokusubylana-stavenana25°Cvednea19°Cvnoci,připřirozenémsvětelnémrežimu(14hodinsvětla,10hodintmy).Po-kusnérostlinybylypěstovanévnádobáchovelikosti11x11x12cmvesměsizahradníhosubstrátusvysokýmobsahemorganickýchlátekakřemičitéhopískuvpoměru2:1.Rostlinyvkontrolnívariantěbylyzavlažovány150mlvody.Četnostzálivkybyla2kráttýdně.Zbývajícívariantyzahrnovalyrozdílnékoncentraceparace-tamolu,kterývycházízlátkyaminofenol(APAP).APAPbyldodávánvpodoběčistélátkyformouzálivkyokoncentracích5µM,50µM,500µM,5mM.Všechnyvariantybylyzaloženyvrežimuakutní(1xaplikace)ichronické(pravidelnáaplikace)kontaminace.Vprůběhupokususeuskutečnilo6odběrů,přičtyřechopakováních.Termínyodběrůbylyvnásledujícíchčasovýchintervalech:0,24,72,168,240a336hodin.VodnípotenciállistůbylměřenpomocípřístrojeWP4C(DecagonDevices,Inc.,Pullman,USA).KvyhodnocenívýsledkůbylapoužitavícefaktorováanalýzarozptyluANOVA,pomocíprogramuSTATISTI-CA12.0CZnahladiněvýznamnosti0,05.

Výsledky a diskuse

Vgrafu1jsouuvedenyrozdílyvlivukoncentraceparacetamolunavodnípotenciállistůlocikyseté.Vuvede-némgrafujsouuvedenyzměnyvodníhopotenciáluzpůsobenéakutnímvlivemxenobiotika.Změnyvodníhopotenciálulistůneníovlivněnpouzekoncentracíparacetamoluvzálivkovévodě,aletakévlivemontogenetic-kéhovývoje.Změnyvodníhopotenciáluvzávislostinaontogenetickémvývojirostlinjsouvsouladusprací/12/ufazoluabavlníku/13/

82

Graf 1: Vliv akutní kontaminace paracetamolu na vodní potenciál (MPa) listů lociky seté

Graf 2: Vliv chronické kontaminace paracetamolu na vodní potenciál (MPa) listů lociky seté

Vodnípotenciálbylprůkazněovlivněnkoncentracíparacetamoluvzálivce,kdyseprůměrnáhodnotavodníhopotenciálulistůlocikysetésnižovalavnásledujícímpořadí:kontrola(-0,94MPa)-5µM(-1,36MPa)-50µM(-1,39MPa)-500µM(-1,37MPa)-5mM(-1,57MPa).Vlivkoncentracepotvrzujíuzasolenínapř./14/.Zuvedenéhografudálevyplývá,ževpřípaděkontrolníchrostlinnedocházíkvýraznýmzměnámvhodnotáchvodníhopotenciáluvporovnánísrostlinamiovlivněnýmiparacetamolem.Zezískanýchvýsledkůjepatrné,ževprůběhuontogenezerostlinseprůkazněnejvícesnížilvodnípotenciálunejvyššíkoncentraceparacetamoluvroztoku(5mM).Utétokoncentracebylnaměřenýintervalhodnotvodníhopotenciáluod-1,11MPa(0h)do-2,60MPa(336h).Nastranědruhénejnižšísníženíbylozaznamenánoukoncentrace5µMvpřípadětétovariantybylvodnípotenciálnejvyššínapočátkuměření(-1,11MPa)anaopaknejvyššíza14dnůpoaplikaciparacetamolu(-2,60MPa).Tytovýsledkypotvrzujívpřípaděsuchataké/15,16/.Zgrafu2jepatrné,ževodnípotenciállistůlocikyseté(salátu)jeprůkazněovlivněnkoncentracíparacetamolu

Vliv abiotických a biotických faktorů na vlastnosti rostllin83vzálivkovévodě.Vrámcichronickéhopůsobenítohotoxenobiotikadocházívčasovémúsekukpostupnémusnižovánívodníhopotenciálu.Uvedenývýsledekusuchataképotvrzujínapř./17,18/.Vpřípadě rostlinzavlažovanýchpouzedestilovanouvodoubylvodnípotenciál listův rámci jednotlivýchtermínůměření relativně stabilní, neboť naměřený interval hodnot vodního potenciálu byl od -0,86MPa(24a72h)do-1,11MPa(0h).Nejvýraznějšípokleshodnotvodníhopotenciálulistůvrámcidélkypůsobeníkoncentraceparacetamolubylazjištěnaukoncentrace5mM.Utétokoncentracečinil rozdílmeziprvnímaposlednímodběremčinil-1,59MPa,kdynakoncipokusubylahodnotavodníhopotenciálu-2,70MPa.Na-opaknejnižšírozdílmezivýšeuvedenýmiodběrybylzjištěnunejnižšíkoncentraceparacetamolu-5µM.Napočátkuměřeníbylahodnotavodníhopotenciálu-1,11MPaanajehokonci-2,29MPa.Rozdílyvhodnotáchvodníhopotenciálulistůuvádítaké/19-21/vpřípadězasolení.Průměrnéhodnotyvodníhopotenciáluvzávislostinavariantěbylyvnásledujícímpořadí:-0,94MPa(kontro-la)>-1,46MPa(5µM)>-1,51MPa(50µM)>-1,60MPa(500µM)>-1,82MPa(5mM).

Závěr

Vlivempůsobeníparacetamoluseuvšechsledovanýchvariantsnížilahodnotavodníhopotenciálulistůsalátu.Nejvýraznějšípoklesvodníhopotenciálubylzaznamenánuchronickéaakutníaplikaceparacetamoluvpo-rovnánískontrolnímirostlinami.Efektzvýšenékoncentraceparacetamolujeobdobnýjalovpřípadědalšíchabiotickýchstresorů,např.sucha.

Literatura/1/Nagaraja,P.,YathirAjan,H.,Raju,C.,Vasantha,R.,NageNdra,P.,Kum,A.RM.:3-aminophenolasanovel

couplingagentforthespectrophotometricdeterminationofsulfonamidederivatives.IlFarmaco,58,2003:1295./2/Arcand-Hoy,L.D.,Nimrod,A.C.,Bensom,W.H.:Endocrinemodulatingsubstancesintheenvironmentestroge-

niceffectsofpharmaceuticalproducts.InternationalJournalofToxicoloxy,17,1998:139-158./3/Nieuwenhuijsen,M.J.:Adversereproductivehealtheffectsofexposuretochlorinationdisinfectionbyproducts.

GlobalNESTJournal.7,2005:128-144./4/Andrzejewski,P.,Kasprzyk-Hordern,B., Nawrocki, J.:N-nitrosomethylethylamine (NMEA)andN-nitroso-

diethylamine(NDEA),twonewpotentialdisinfectionbyproducts;formationduringwaterdisinfectionwithchlorine.GlobalNESTJournal.7,2005:17-26.

/5/Temes,T.A.:OccurrenceofdrugsinGermansewagetreatmentplantsandrivers,WaterResearch,32,1998:3245-3260.

/6/Daughton,C.G.,Temes,T.A.:Pharmaceuticalsandpersonalcareproductsintheenvironment:agentsofsubtlechange?EnvironmentalHealthPerspectives,107,1999:907-938.

/7/Quinn,B.;Gagne,F.;Blaise,C.:Aninvestigationintotheacuteandchronictoxicityofelevenpharmaceuticals(andtheirsolvents)foundinwastewatereffluentonthecnidarian,Hydraattenuata.ScienceoftheTotalEnvironment.389,2008:306–314.

/8/Crane,M.;Watts,C.;Boucard,T.Chronicaquaticenvironmentalrisksfromexposuretohumanpharmaceuti-cals.ScienceoftheTotalEnvironment.367,2006:23–41.

/9/Schulz,M.M.;Furlong,E.T.,Kolpin,D.W.,Werner,S.L.,Schoenfuss,H.L.,Barber,L.B.,Blazer,V.S.,Norris,D.O.,Vajda,A.M.:AntidepressantpharmaceuticalsintwoU.S.effluent-impactedstreams:OccurrenceandfateinwaterandsedimentandselectiveuptakeinfishneuraltissueEnvironmentalScience&Technology,44,2010:1918–1925.

/10/Brooks,B.W.,Turner,P.K..,Stanley,J.K..,Weston,J.J.,Glidewell,E.A.,Foran,C.M.,Slattery,M.,LaPoint,T.W.,Huggett,D.B.:Waterborneandsedimenttoxicityoffluoxetinetoselectorganisms.Chemosphere,52,2003:135–142.

/11/Pomati,F.,Castiglioni,S.,Zuccato,E.,Fanelli,R.,Vigetti,D.,Rossetti,C.,Calamari,D.:Effectsofacomplexmixtureoftherapeuticdrugsatenvironmentallevelsonhumanembryoniccells.EnvironmentalScience&Technology,40,2006:2442–2447.

/12/Martiınez,J.P.,Silva,H.,Ledent,J.F.,Pinto,M.:Effectofdroughtstressontheosmoticadjustment,cellwall

Praha 3. až 5. září 2019 84elasticityandcellvolumeofsixcultivarsofcommonbeans(Phaseolus vulgarisL.).EuropeanJournalofAgrononomy.26,2007:30-38.

/13/Zhang,Y.,Hu,Y.,Luo,H.,Chow,W.,Zhang,W:Twodistinctstrategiesofcottonandsoybeandifferinginleafmovementtoperformphotosynthesisunderdroughtinthefield.FunctionalPlantBiology.38,2016:567-575.

/14/Eisa,S.,Hussin,S.,Geissler,N.,Koyro,H.W.(2012).EffectofNaClsalinityonwaterrelations,photosynthe-sisandchemicalcompositionofQuinoa(Chenopodium quinoaWilld.)asapotentialcashcrophalophyte.AustralianJournalofCropScience.6(2),2012:357.

/15/Anjum,S.A.,Xie,X.Y.,Wang,L.C.,Saleem,M.F.,Man,C.,Lei,W.:Morphological,physiologicalandbio-chemicalresponsesofplantstodroughtstress.AfricanJournalofAgriculturalResearch,6(9),2011:2026-2032.

/16/Martínez‐Vilalta,J.,Garcia‐Forner,N.:Waterpotentialregulation,stomatalbehaviourandhydraulictransportunderdrought:deconstructingtheiso/anisohydricconcept.Plant,CellandEnvironment,40(6),2017:962-976.

/17/Nayyar,H.,Gupta,D.:DifferentialsensitivityofC3andC4plantstowaterdeficitstress:associationwithoxi-dativestressandantioxidants.EnvironmentalandExperimentalBotany.58,2006:106-113.

/18/SiddiqueM.R.B.,Hamid,A.,Islam,M.S.:Droughtstresseffectsonwaterrelationsofwheat.Botanicalbulle-tinofAcademiaSinica41,2001:35-39.

/19/Zlatev,Z.,Lidon,F.C.:Anoverviewondroughtinducedchangesinplantgrowth,waterrelationsandphoto-synthesis.EmiratesJournalofFoodandAgriculture,2012:57-72.

/20/Silva,E.D.,Ribeiro,R.V.,Ferreira-Silva,S.L.,Viégas,R.A.,Silveira,J.A.G.:Comparativeeffectsofsalinityandwaterstressonphotosynthesis,waterrelationsandgrowthofJatropha curcas plants.JournalofAridEnvironments,74(10),2010:1130-1137.

/21/Hariadi,Y,Marandon,K.,Tian,Y.,Jacobsen,S.E.,Shabala,S.:Ionicandosmoticrelationsinquinoa(Che-nopodium quinoaWilld.)plantsgrownatvarioussalinitylevels.JournalofExperimentalBotany.62,2011:185–193.

Poděkování

Tatoprácevzniklazapodporyprojektu„Centrumprostudiumvznikuatransformacínutričněvýznamnýchlátekvpotravnímřetězciv interakcispotenciálněrizikovými látkamiantropogenníhopůvodu:komplexníposouzenírizikakontaminacepůdyprokvalituzemědělsképrodukce“reg.č.:CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_019/0000845financovanéhozEFRR.


Obsah arzénu v pôdach a rastlinách ovplyvnených emisia-mi z rýchlostnej cesty R4 Košice - Milhosť

The arsenic content in soils and plants affected by emi-ssions from expressway R4 Košice - Milhosť

Summary

Thecontributionassessestheimpactofroadtransportontheaccumulationofarsenicinsoilsanddominantplantsat30and500maway from thehighwayR4Košice-Milhosť.TheAsconcentrationincreasedfromorganic(0.17±0.05–0.96±0.31mg/kg)towardsthemineralsoilho-rizons. Its content peaked in 20–30 cm soil layers(19.56 ± 5.7–19.22 ± 5.5mg/kg),while in 0–5 cmlayersthevaluesvariedfrom14.75to16.22mg/kg.Thecontentsinsoilsalmost2timesexceedthemid-dle (median) arsenicvaluepresented in the soils ofSlovakia.Forthe5plantssurveyed,thetotalAscon-tentwasalmostidentical(0.15mg/kg)anditstransferfromthesoiltotheplantswaslow(transfercoeffici-ent0.01).Key words: forest soils; plant species; traffic polluti-on; arsenic

Súhrn

Príspevokhodnotívplyvcestnejdopravynaakumu-láciuarzénuvlesnýchpôdacharastlináchvybranýchv30a500mvzdialenostiachodrýchlostnejcestyR4Košice-Milhosť.ObsahAsvzrastalodorganických(0,17±0,05–0,96±0.31mg/kg)smeromkminerálnymhorizontompôd,smaximomv20–30cmpôdnychvrstvách(19,56±5,7–19,22±5,5mg/kg).V0–5cmvrstváchpôdbolihodnotyAs podstatne nižšie a kolísali od 14,75 do16,22mg/kg.Hodnotyzistenévpôdachtakmerdvoj-násobneprekračujústrednú(mediánovú)hodnotuAsstanovenúprepôdySlovenska.V5skúmanýchrast-linách bol celkový obsahAs takmer identický (cca0,15mg/kg)ajehopresundorastlínbolnízky(trans-ferovýkoeficient0,01).Kľúčové slová: lesné pôdy; rastliny; znečistenie z do-pravy; arzén

Margita Kuklová1, Ivica Pivková1, František Hnilička2,Helena Hniličková2, Ján Kukla1

1Ústav ekológie lesa SAV, Štúrova 2, 960 53 Zvolen, Slovenská republika, [email protected]Česká zemědělská univerzita v Praze, Katedra botaniky a fyziologie rostlin, Kamýcká 129, 165 21 Praha 6 - Suchdol, Česká republika; [email protected]

Úvod

Anorganickékontaminanty,anajmäarzén(As),súvážnymekologickýmproblémomvšetkýchzložiekživot-néhoprostredia.Ichrozpustnéformypredstavujúveľkéenvironmentálnerizikoprepríroduačloveka,pretožetentoelementmáznačnúselektívnuschopnosťakumulovaťsavurčitýchorganizmochaleboorgánoch/1/.VsúčasnostisanacelkovomznečisteníovzdušiaKošickejkotlinypodieľapredovšetkýmhutnícky,chemic-kyaďalšíspracovateľskýpriemysel.Avšakkvýznamnýmzdrojomznečisteniaovzdušiasastáleviacradíajautomobilovádoprava,atonajmävhlavnýchdopravnýchkoridorochvstupujúcichdomiest,akoajtranzitnáautomobilovádopravavedenácezobytnézónyobcíazložkyokolitejkrajiny.VýskumsmerealizovalivJčastiKošickejkotliny,naplocháchvybranýchvblízkostirýchlostnejcestyR4Košice–Milhosť.Cieľomštúdiebolozistiť,akývplyvmajúemisieprodukovanécestnoudopravounadistri-búciuaakumuláciuarzénuvpôdacharastlinnýchdruhoch(Quercus rubraL.,Quercus cerris L.,Fraxinus ex-celsior L.,Negundo aceroidesMoench,Anthriscus sylvestris(L.)Hoffm.)rastúcichvlesnýchekosystémochvblízkostidiaľnice.

Materiál a metódyVýskumné plochy sa nachádzajú na lokaliteA SZ od obceSeňa (48°33′22,3ʺN, 21°13′51,8ʺE; 2 plochyv30ma2plochyv500modrýchlostnejcesty;kambizemmodálna)analokaliteBZodobceKechnec

85


(48°34′17.7ʺN,21°14′44.4ʺE;2plochyv30modrýchlostnejcesty;fuvizemkambizemnáglejová).Výskumbolvykonávanývroku2016počasletnéhoaspektufytocenóz.Rok2016charakterizujeplnúprevádzkucestyR4,ktorábolaodovzdanádoužívaniavprvejpolovicinovembra2013.Vzorkyorganických(O)horizontovpôdsaodoberalizkaždejlokalityvtrochopakovaniach.Vzorkyminerálnejpôdyodobranézhĺbok0–5cm,10–20cma20–30cmsavysušilinavzduchu,preosialicezsitoanáslednesavsuspenziijemnozemestano-vilihodnotyaktívnejreakciepôdpotenciometricky,pomocoudigitálnehopH-metraInolabpH720.Celkovýobsahpôdnehoarzénu(As)sastanovilvovýluhulúčavkykráľovskejmetódouAAS-GTAnaprístrojiGBCSensAA.Asimilačnéorgányrastlín(listyQuercus rubraL.,Quercus cerris L.,Fraxinus excelsiorL.,Ne-gundo aceroides MoenchabylinnéhodruhuAnthriscus sylvestris(L.)Hoffm.)boliodoberanénaobochlo-kalitáchstratifikovanýmvýberomvtrochopakovaniach(100až200kusov).CelkovéobsahyAsvovzorkáchbolistanovenévextraktekoncentrovanejHNO3metódouAAS-GTAnaprístrojiGBCSensAA.VyhodnotenievýsledkovsavykonalovprogrameStatistica9(StatSoft,2008).

86


V30mvzdialenostiodcestybolobsahAsvO-hori-zontochpôdcelkovonízky(fluvizem:0,17±0,05mg/kg;kambizem:0,96±0,31mg/kg).KoncentráciaAsnarastalaodorganickýchsmeromkminerálnymho-rizontompôd.Vkambizemiachajfluvizemiachjehoobsah vrcholil v 20–30 cm minerálnych vrstvách(19,56±5,7–19,22±5,5mg/kg),kýmv0–5cmvrs-tváchhodnotyAskolísaliod14,75do16,22mg/kg.Štatistickécharakteristikypriemernéhoobsahuarzé-nuvpôdachlesnýchekosystémovsúnaobr.1.Hodnoty variačných koeficientov (62,8 %; resp.67,3%)poukazujúnavysokúvariabilituAsvpôd-

Obr. 1: Obsah arzénu (mg/kg) v organickom (Oo)horizonte a v 0–30 cm vrstvách skúmaných pôd (ANOVA: F(1,6) = 0,0186; p ˃ 0,05)

nychvrstvách.ObsahAsvA-horizontochpôdSlovenskavarírujeprevažnevintervaloch5,5–7,5a7,5–10,4mg/kgavC-horizontochvrozsahu4,6–6,6mg/kg/2/.Reakcia0–5cmvrstvypôdnalokaliteAjeneutrálna(pHH2O6,71;pHKCl6,13),nalokaliteBslabokyslá(pHH2O5,99;pHKCl5,36).PriemernéhodnotyAsnameranévpôdnychvzorkáchnalokaliteA(13,65±8,57mg/kgkg–1),anaBlokalite(12,82±8,63mg/kg)takmerdvoj-násobneprekračujúmediánovúhodnotuobsahuAs(7,5mg/kg)uvádzanúprepôdySlovenska/2/apredstavu-júpotenciálnyzdrojmobilizovateľnýchforiemAs,ktorésavprocesochzvetrávaniaavymývaniazrážkovoučinnosťoumôžudostávaťdopovrchovýchapodzemnýchvôdspotenciálomvstupovaťdoživýchorganizmov.Vovšeobecnostiplatí,ževkyslejšíchpôdachsazvyšujepohyblivosťAs,najmäpripHhodnotáchpod5,čímsazvyšujemožnosťjehoodberurastlinami.ObsahAs v O-horizontoch skúmaných pôd je po-rovnateľnýsobsahomAszistenýmvO-horizontochlesných geobiocenóz situovaných v tesnej blízkostirýchlostnej cesty R1 Nitra – Tekovské Nemce /3/,avšakvprípade20–30cmminerálnychvrstievjevyš-ší.VblízkosticestyR1dosahovalakoncentráciaAsmaximumv20–30cmvrstváchluvizemí(7,54±2,4–8,28±2,6),zatiaľčovkambizemiachbolanajvyššiavminerálnychvrstvách0–5 cm (5,69±1,8–6,84±2,2mg/kg).V porovnaní s pôdami situovanými priR4sútietohodnotypodstatnenižšie.VskúmanýchrastlinnýchdruhochbolcelkovýobsahAstakmeridentický(0,15mg/kg),atotakvovzdia-lenosti30makoaj500modcestyR4(obr.2).Vpo-

Obr. 2: Priemerný obsah arzénu v rastlinných dru-hoch v závislosti od pôdnych typov a vzdialenosti vý-skumných plôch od cesty R4


Poďakovanie

TátoprácabolapodporovanáVedeckougrantovouagentúrouMŠSRaSAV(projektč.2/0005/17).

87rovnaníspozaďovouhodnotouvrastlinách-0,1mg/kg/4/,bolihodnotyAsstanovenévlistochskúmanýchrastlín na oboch lokalitách lenmierne zvýšené. PreQuercus sp. uvádza /5/ limitnú hodnotu 0,21mg/kg.OniečovyššívporovnanísnašimivýsledkamibolobsahAsvlistochdruhuP.spinosa(0,24mg/kg)vtesnejblízkostirýchlostnejcestyR1/3/,kýmnaostatnýchplocháchbolihladinyAsznačnepodobnéhladinámAszistenýmvKošickejkotline.

ZáverEmisieAspochádzajúzospracovaniakovovýchrúd,spaľovaniafosílnychpalívaautomobilovejdopravy.NiektorédruhyvyššíchrastlínakumulujúceväčšiemnožstvoAsvosvojichpletiváchmôžupredstavovaťpo-tenciálnenebezpečenstvopreherbivornéživočíchy/6/.PríjemaakumuláciaAsvrastlináchjeovplyvňovanánajmävlastnosťamipôdyaprítomnosťouiónov/7/.Hodnoteniestavuživotnéhoprostrediasapretonezaobídebezpoznaniamieryprístupnostiarzénudonadzemnýchorgánovvyššíchrastlín.Arzénbolťažšieprístupnýtakprerastlinyrastúcenakambizemiach,akoajnafluvizemiach,vdôsledkučohoboljehopresundorastlínnízky(transferovýkoeficient0,01).PriemernéhodnotyarzénuzistenévpôdachKošickejkotlinytakmerdvoj-násobneprekročilistrednú(mediánovú)hodnotuAsstanovenúprepôdySlovenskaapredstavujúpotenciálnyzdrojmobilizovateľnýchforiemAspreživéorganizmy.TaktiežkoncentrácieAsvnadzemnejčastivyššíchrastlínprevyšujúreferenčnúhodnotuvrastlinách,zrejmeakodôsledokplynnýchproduktovzospaľovacíchmotorovprenikajúcichcezpovrchrastlín.

Literatúra//1/MaňkovskáB.,OszlányiJ.2010.Temporaltrends(1990–1997)inelementaccumulationinoakleavesandsoil

onBábsites.Ekológia(Bratislava),29,3,247–257./2/ČurlíkJ.,ŠefčíkP.2012.GeochemickýatlasSlovenskej republiky,časťV:Pôdy[online].Bratislava:Štátny

geologickýústavDionýzaŠtúra.Dostupnénainternete:http://apl.geology.sk/atlaspody./3/KuklováM.,PivkováI.,HniličkaF.,HniličkováH.,SládekováK.,KuklaJ.2018.Vplyvrýchlostnejcestyna

akumuláciuarzénuvlesnýchekosystémoch=Impactofexpresswayonarsenicinforestecosystems.InVlivabiotickýchabiotickýchstresorůnavlastnostirostlin2018:sborníkrecenzovanýchvědeckýchprací,5.-6.9.2018.-Praha;Zvolen;ÚstavekológielesaSlovenskejakadémievied:ČeskázemědělskáuniverzitavPraze,s.165–168.

/4/MarkertB.1995.Instrumentalmultielementanalysisinplantmaterials–amodernmethodinenvironmentalchemistryandtropicalsystemsresearch.RiodeJaneiro:CETEM/CNPq,(SérieTecnologiaAmbiental,8),32p.

/5/MaňkovskáB.1996.GeochemickýatlasSlovenska,časťII:Lesnábiomasa[online].Bratislava:GeologickáslužbaSlovenskejrepubliky,Bratislava:Dostupnénainternete:https://www.geology.sk/geoinfoportal/mapovy-portal/atlasy/geochemicky-atlas-slovenska/

/6/JurkovičĽ.,VeselskáV.,GučkováV.,FrankovskáJ.2008.GeochemickézhodnoteniekontamináciepôdarzénomvoblastiZemianskychKostolian.ActaEnvironmentalicaUniversitatisComenianae(Bratislava),16,1,47–55.

/7/OvereschM.,RinklebeJ.,BrollG.,NeueH.-U.2007.MetalsandarsenicinsoilsandcorrespondingvegetationatCentralElberiverfloodplains(Germany).EnvironmentalPollution,145,800–812.

Vplyv galaktoglukomanánových oligosacharidov na distribúciu a akumuláciu oxidu dusnatého a peroxidu vodíka v koreňoch rastlín vystavených kadmiu

The influence of galactoglucomannan oligosaccharides on the distribution and accumulation of nitric oxide and hydrogen peroxide in plant roots exposed to cadmium

Summary

Theobjectiveofthepresentworkistostudythedif-ferencesinthedistributionandaccumulationofnitricoxide(NO)andhydrogenperoxide(H2O2)inthepri-maryrootofArabidopsisthalianacultivatedwiththeadditionofCd2+and/orgalactoglucomannanoligosa-ccharides(GGMOs).Theplantswerecultivatedinvi-trofor7daysandtheaccumulationofNO,H2O2andCd2+wasdetectedhistochemicallyandestimatedwiththeuseofanimageprogram(ImageJ).Thedistributi-onofbothH2O2andNOwasnotregularintheprima-ryroot,andvariedinthemeristem,andtheelongationanddifferentiationzones.Cadmiumtreatmentincrea-sedtheconcentrationofbothNOandH2O2.TheGG-MOsdecreasedtheaccumulationofNOintheelon-gationzoneanddecreasedtheaccumulationofH2O2 inthedifferentiationzonecomparedtoCdtreatment.Key words:galaktoglukomanánové oligosacharidy; kadmium; oxid dusnatý; peroxid vodíka

Súhrn

Cieľomtejtoprícejeurčiťrozdielyvdistribúciiaaku-mulácii oxidu dusnatého (NO) a peroxidu vodíka(H2O2)vprimárnychkoreňochArábkovkyThalovejkultivovanej v prítomnostiCd2+ a/alebo galaktoglu-komanánovýcholigosacharidov (GGMOs).Rastlinysmekultivovali7dnívinvitropodmienkachaaku-muláciuNO,H2O2, aC

d2+detegovali histochemickyastanovilipoužitímprogramuImageJ.DistribúciaH2O2aNOnebolapravidelnávcelejdĺž-ke primárneho koreňa, odlišovala sa v meristéme,elongačnejadiferenciačnejzóne.V prítomnosti Cd2+ sa zvýšila koncentrácia NOaH2O2,pričomaplikáciaGGMOsznížilaakumuláciuNOvelongačnejzóneaakumuláciuH2O2vdiferen-ciačnejzónevporovnanísCdvariantom.

Kľúčové slová: galaktoglukomanánové oligosachari-dy; kadmium; oxid dusnatý; peroxid vodíka

Eva Labancová1,2, Kristína Vojteková3, Danica Kučerová1, Zuzana Vivodová1,Desana Lišková1, Karin Kollárová1

1Institute of Chemistry, Slovak Academy of Sciences, Dúbravská cesta 9, 845 38 Bratislava, Slovakia2 Plant Science and Biodiversity Center, Slovak Academy of Sciences, Dúbravská cesta 9, 845 23 Bratislava, Slovakia 3Department of Plant Physiology, Faculty of Natural Sciences, Comenius University in Brati-slava, Mlynská dolina, Ilkovičova 6, 84215 Bratislava, Slovakia

Introduction

Reactiveoxygenspecies(ROS)andreactivenitrogenspecies(RNS)arecontinuallyproducedinplants,whileactingasmessengersor triggering importantmetabolic reactions /1,2/.However, instressconditions, theproductionofbothROSandRNSincreases,whichcancausesecondarydamagesofthecellsortissues/3,4/.Recently,galactoglucomannanoligosacharides(GGMOs)havebeenreportedtopositivelyinfluencethegrowthofplantsinphysiologicalaswellasinstressconditions/5,6/.GGMOshavealsobeenreportedtointe-ractwithauxinbydecreasingtheamountofflavonoidsinplants/7/;flavonoidshavearoleinauxintransport.Nitricoxide(NO),oneoftheRNSmolecules,canalsointeractwithauxinsandchangethemorphologyoftheplants/8/.Therefore,investigatingtheinteractionsbetweenGGMOs,NO,andROS(H2O2)isanimportantstepinunderstandingtheenhancedstresstoleranceinducedbyGGMOs.TheaimofthisshortpaperwastodetectandevaluatethedistributionandaccumulationofNOandH2O2inthreezonesoftheprimaryroottrea-tedwithCd2+and/orGGMOs.


Material and methods

For all analyses, in vitro cultivatedArabidopsis thaliana (L.) plantswere used.Arabidopsiswas cultiva-tedincontrolledconditions(24±1°C,60%relativehumidity,overa16hphotoperiod,atanirradianceof50–60μmolm−2s−1)onsolidMSmedium/9/supplementedwithCd(NO3)2(10

-4M),GGMOs(10−9M),orGGMOs(10−10M)+Cd(NO3)2(10

−4M).After7days,thelengthoftheprimaryrootwasdetermined.TherelativeaccumulationsofNO,H2O2andCd

2+weredeterminedhistochemically.TherelativeaccumulationofNOwasdeterminedwiththeuseoffluorescentdye-diaminofluorescindiacetate(DAF)accordingtoPetöetal./10/andCorpasetal./11/.TherelativeaccumulationofH2O2wasdetectedaccordingtoThordal-Christen-senetal./12/andYokawaetal./13/with3,3-aminobenzidine(DAB).TherelativeaccumulationofCd2+wasestimatedwiththeuseoffluorescentdye–LeadmiumTMGreenAM/14,15/.Therootswereobservedusinganinvertedfluorescencemicroscope(LeicaDMI3000B,Wetzlar,Germany)equippedwithanappropriatesetofexcitation/emissionfilters(490Ex/515Em).Theintensityoffluorescencewasdeterminedinthemeristem,andatthebeginningoftheelongationanddifferentiationzones(100μmlengthofrootinthezones).Theintensityoffluorescencewasestimatedbymeasuringthemeanweightedintensityofthegreen(forNOandCd2+)orthered(H2O2)channelusingtheFijidistributionofImageJ/16/.Statisticalanalysesfollowedtheanalysisofvariance(ANOVA)andLSDtest(leastsignificantdifference)atP˂0.05.


Cadmiumapplicationdecreasedthelengthoftheroot–by25.7%whencomparedtocontrol(Fig.1a).Ontheotherhand,GGMOsinfluencedthisparameterpositively.TheGGMOs+Cdtreatmentincreasedrootlengthby21.4%whencomparedtotheCdtreatment.ThepositiveinfluenceofGGMOsontherootgrowthhasbeenpreviouslyreportedinmungobeans/17/.Inaddition,GGMOswerealsoabletoalleviatethenegativeimpactofCd2+onmaizeroots/18/.TherelativeaccumulationofCd2+wasthehighestintheCdtreatmentandintheGGMOs+Cdtreatmentinallthreerootzones(Fig.1b).WefoundnostatisticallysignificantdifferencesbetweentheGGMOs+CdandtheCdtreatments.ThisresultsuggeststhatGGMOsdonotdirectlyinfluencetheuptakeofCd2+.However,GGMOsmightparticipateinotheractionsthatalleviateCd2+toxicity.Similarresultshavebeenobtainedinmaize,whereGGMOsdidnotaffecttheconcentrationofCd2+intissues/18/.

Fig. 1. Root length after 7-days of cultivation (1a) and the relative intensity of the NO signal in three zones of primary root (1b).The fluorescence was measured using ImageJ software and is expressed as % of the fluorescence intensity of the control. Different letters denote statistically significant differences in the parameter between the treatments at P ˂ 0.05.

TherelativeaccumulationofNOwasthehighestintheCdtreatment,inallthreerootzones(Fig.2a).TheapplicationofGGMOsdidnotstatisticallysignificantlyaffecttherelativeaccumulationofNOcomparedtothecontrol.Ontheotherhand,theaccumulationofNOdecreasedinallthreezonesofprimaryrootintheGG-MOs+CdtreatmentcomparedtotheCdtreatment.However,thisdecreasewasstatisticallysignificantonlyintheelongationzone.WeassumethattheactionofGGMOsinplantsisprobablyconnectedwithNO,similarly


Praha 3. až 5. září 2019 90toalginate/20/andchitosanoligosaccharides/21/.TherelativeaccumulationofH2O2washigherintheCdtreatment,inallthreerootzones,comparedtothecontrol(Fig.2b).GGMOsstatisticallysignificantlyincreasedtherelativeaccumulationofH2O2inmeristemanddifferentiationzonecomparedtothecontrol.TherelativeaccumulationofH2O2decreasedinthediffe-rentiationzoneintheGGMOs+CdtreatmentcomparedtotheCdtreatment.Hydrogenperoxideisinvolvedintheactionsofperoxidases,whichareresponsibleforthegrowthoflateralrootsandroothairs/22/.Thus,theelevatedrelativeaccumulationofH2O2inGGMOstreatmentmightalsobelinkedtoelevatedrootgrowth.Inaddition,oligosaccharidesmightbeactiveasROSscavengersduringstress/23/.

Fig. 2. The relative intensity of the NO signal in three zones of primary root (2a) and the relative intensity of the H2O2 signal in three zones of primary root (2b).The signals (NO, H2O2) were measured using ImageJ software and are expressed as a percentage of the fluorescence/staining intensity of the control. Different letters denote statistically significant differences in the parameter between the treatments at P ˂ 0.05.

Conclusion

Inconclusion,wecanassumethatGGMOscaninteractwithdifferentROSandRNSsignallingpathwaysintheplants.However,theiractionsdependontheplant’scurrentrequirements–theaccumulationanddistribu-tionofNOandH2O2isinfluenceddifferentlyduringstressthaninphysiologicalconditions.

References1/ Khan,A .U.,Wilson, T.: Reactive oxygen species as cellularmessengers. Chemistry and Biology, 2, 1995:

437−445./2/Wilson,I.D.,Neill,S.J.,Hancock,J.T.:Nitricoxidesynthesisandsignallinginplants.PlantCellandEnvi-

ronment,31,2008:622−631./3/Mittler,R.:Oxidativestress,antioxidantsandstresstolerance.TrendsinPlantScience,7,2002:405−410./4/Simontacchi,M.,Galatro,A.,Facundo,R.A.,Santa-María,G.E.:Plantsurvivalinachangingenvironment:The

roleofnitricoxideinplantresponsestoabioticstress.FrontiersinPlantScience,6,2015:977./5/Kollárová,K.,Richterová,D.,Slováková,L.,Henselová,M.,Capek,P.,Lišková,D.:Impactofgalactogluco-

mannanoligosaccharidesonelongationgrowthinintactmungbeanplants.PlantScience,177,2009:324–330./6/Kučerová,D.,Kollárová,K.,Zelko,I.,Vatehová,Z.,Lišková,D.:Galactoglucomannanoligosaccharidesallevia-

tecadmiumstressinArabidopsis.JournalofPlantPhysiology,171,2014:518–524./7/Kučerová,D.,Kollárová,K.,Vatehová,Z.,Lišková,D.: Interactionofgalactoglucomannanoligosaccharides

withauxininvolveschangesinflavonoidaccumulation.PlantPhysiologyandBiochemistry,98,2016:155–161./8/Sun,H.,Feng,F.,Liu,J.,Zhao,Q.:Theinteractionbetweenauxinandnitricoxideregulatesrootgrowthinre-

sponsetoirondeficiencyinrice.FrontiersinPlantScience,8,2017:2169./9/Murashige,T.,Skoog,F.:Arevisedmediumforrapidgrowthandbioassayswithtobaccotissueculture.Plant

Physiology,15,1962:473–497.

Acknowledgement

ThisworkwasfinanciallysupportedbytheScientificGrantAgencyoftheMinistryofEducationoftheSlovakRepublicandtheAcademyofSciencesVEGAno.2/0105/18.

/10/Petö,A.,Lehotai,N.,Lozano-Juste,J.,León,J.,Tari,I.,Erdei,L.,Kolbert,Z.:Involvementofnitricoxideandauxininsignaltransductionofcopper-inducedmorphologicalresponsesinArabidopsis seedlings.AnnalsofBotany,108,2011:449–457.

/11/Corpas,F. J.,Hayashi,M.,Mano,S.,Nishimura,M.,Barroso, J.B.:Peroxisomes are required for in vivonitricoxideaccumulationinthecytosolfollowingsalinitystressofArabidopsisplants.PlantPhysiology,151,2009:2083–2094.

/12/Thordal-Christensen,H.,Zhang,Z.,Wei,Y.,Collinge,D.B.:1997.SubcellularlocalizationofH2O2inplants.H2O2accumulationinpapillaeandhypersensitiveresponseduringthebarley–powderymildewinteraction.ThePlantJournal,11,1997:1187–1194.

/13/Yokawa,K.Kagenishi,T.,Baluška,F.:UV-BinducedgenerationofreactiveoxygenspeciespromotesformationofBFA-inducedcompartmentsincellsofArabidopsisrootapices.FrontiersinPlantScience,6,2016:1162.

/14/Kováčik,J.,Babula,P.,Klejdus,B.,Hedbavny,J.,Jarosova,M.:Unexpectedbehaviorofsomenitricoxidemodulatorsundercadmiumexcessinplanttissue.PLoSOne,9,2014:e91685.

/15/Kollárová,K.,Vatehová,Z.,Kučerová,D.,Lišková,D.Cadmiumimpact,accumulationanddetectioninpoplarcalluscells.EnvironmentalScienceandPollutionResearch,24,2017:15340–15346.

/16/Schindelin,J.,Arganda-Carreras,I.,Frise,E.,Kaynig,V.,Longair,M.,Pietzsch,T.,Tinevez,J.Y.:Fiji:anopen--sourceplatformforbiological-imageanalysis.NatureMethods,9,2012:676.

/17/Richterová-Kučerová,D.,Kollárová,K.,Zelko, I.,Vatehová,Z.,Lišková,D.:Howdogalactoglucomannanoligosaccharidesregulatecellgrowthinepidermalandcorticaltissuesofmungbeanseedlings?PlantPhysiologyandBiochemistry,57,2012:154–158.

/18/Kollárová,K.,Kamenická,V.,Vatehová,Z.,Lišková,D.:ImpactofgalactoglucomannanoligosaccharidesandCdstressonmaizerootgrowthparameters,morphology,andstructure.JournalofPlantPhysiology,222,2018:59–66.

/19/Bücker-Neto,L.,Paiva,A.L.S.,Machado,R.D.,Arenhart,R.A.,Margis-Pinheiro,M.:Interactionsbetweenplanthormonesandheavymetalsresponses.GeneticsandMolecularBiology,40,2017:373–386.

/20/Zhang,Y.,Liu,H.,Yin,H.,Wang,W.,Zhao,X.,Du,Y.:Nitricoxidemediatesalginateoligosaccharides-inducedrootdevelopmentinwheat(Triticum aestivumL.).PlantPhysiologyandBiochemistry,71,2013:49–56.

/21/Zhang,H.,Yin,H.,Jin,G.:Functionofnitricoxideinchitosanoligosaccharide-inducedresistancetotobaccomosaicvirus.InternationalJournalofAgricultureandBiology,21,2019:85–92.

/22/Dunand,C.,Crèvecoeur.,M.,Penel,C.:DistributionofsuperoxideandhydrogenperoxideinArabidopsisrootandtheirinfluenceonrootdevelopment:possibleinteractionwithperoxidases.NewPhytologist,174,2007332–341.

/23/VandenEnde,W.,ValluruR.:Sucrose,sucrosyloligosaccharides,andoxidativestress:scavengingandsalva-ging?JournalofExperimentalBotany,60,2009:9−18.



Vliv složení fermentátů na klíčivost pšenice seté

Influence of composition of fermentate to germination of winter wheat

Summary

The effect of fermentates on germination ofwinterwheatwas investigated in thisexperiment.Fermen-tateswas formed by the dry fermentation pathway.Ninemixturesfromagriculturalandindustrialmate-rialwerefermented.Thefermentatewasleachedandtheseedgerminationtestwasperformed.Itwasfoundthatnoleachateaffectedthegermination,butaffectedthegerminationrate.Key words: fermentate; winter wheat; germination

Souhrn

Vexperimentubylzjišťovánvlivfermentátu,vznik-lého suchou cestou fermentace, na klíčivost osivapšeniceseté.Profermentacibylopoužitodevětsměsísloženýchzrůznýchvstupníchmateriálůzemědělskéaprůmyslovévýroby.Po fermentacibyludělánvý-luhaprovedenazkouškaklíčivosti.Bylozjištěno,žežádnývýluhneovlivnilklíčivost,aleovlivnilrychlostklíčení.Klíčová slova: fermentát; pšenice; klíčivost

Jaroslav Lang1, Jan Nedělník1, Jiří Rusín2

1Zemědělský výzkum, spol. s r.o., Troubsko, Zahradní 1, 664 41 Troubsko, [email protected]á škola báňská – Technická univerzita Ostrava, 17. listopadu 15, 708 00 Ostrava-Poruba

Úvod

Množstvíorganickéhmotyklasifikovanéjakokomunálníodpad,neboodpadzezemědělskéaprůmyslovévý-robystálenarůstáajepotřebahozpracovataještělépe-efektivněvyužít.Jednouzcestjetzv.sucháanaerobnífermentace,přikterésezískávábioplyn.Zbytekpofermantaci-fermentát,jemožnédálevyužítnapříkladjakohnojivovzemědělství.Sucháfermentacejeřešenařaduletavzniklépublikaceřešíširokéspektrumsou-vislostíodsloženívsázkyažpokvalitubioplynu/2,4/.Vrámcivýzkumnéhoprojektu,zekteréhovznikltentočlánek,bylnavržen,sestavenajezkoušenspeciálníanaerobnímobilníkontejnerovýrotačníbioreaktor.Tenjemožnévyužívatprorůznéprocesy,zejménaprosuchouanaerobnífermentaci(výrobubioplynuzestohovatel-névsázky)aprointenzivníaerobnífermentaci(reaktorovékompostování,biosušení).Reaktorjetakémožnévyužívatipromokroučipolosuchouanaerobnífermentaci(výrobubioplynuztekutévsázky).

Materiál a metodyBylonavrženoněkolikvsázekdoreaktoruvpodoběsměsízeširokéhospektrabiologickéhomateriálu,aťužsejednáokomunálníodpad,hoblinyzdřevařskévýrobyaneboproduktyzemědělskévýroby.Přesnésloženísměsívčetněostatníchcharakteristikjeuvedenovtab.1.Zevznikléhofermentátubylpřipravenvodnívýluh.JakopodkladpropřípravuvýluhusloužilanormaČSNEN12457-4(838005)propřípravuvýluhupevnýchčástic,pozměněnazvýšenýmmnožstvímpřidanévodyzdůvoduvysokénasáklivostiorganickéhomateriálu(poměrkapalnéapevnéfázebyl2l/100gsušinypři105°C).Pofiltracivýluhubylyprovedenyzkouškyklíči-vostiarychlostiklíčeníupšenicesetéodrůdyJulie.SemenabylavloženanavýluhemnavlhčenýfiltračnípapírvPetrihomiskách.Vjednémiscebylo50kssemen,každávariantavetřechopakováních.Semenaklíčilavetměpřiteplotě18°C.Jakokontrolnívariantabylazaloženazkouškasvodou.Zavyklíčenésemenobylopo-važovánotakovésemeno,kterédosáhlodélkykořene15mm.Nultýdenjednemzaloženízkoušky,sledováníklíčencůprobíhalovždypouplynutí24hodin.ZískanéhodnotybylystatistickyhodnocenypomocíprogramuStatistica12,metodouanalýzyvariance(ANOVAP>0.05)snáslednýmhodnocenímTukeyovýmtestem.

Výsledky a diskuseZískanévýsledkyklíčivostisemenjsouuvedenyvtab.2.Nejvyššípočetsemenzevšechvariantvyklíčildruhýdenpozaloženíato65,9%.27%semenvyklíčilotřetíden,4,1%prvníden,2,8%čtvrtýdena0,13%semen

nevyklíčilo.NevyklíčenásemenajsouzvariantyK9.Protožeostatnívyklíčenásemenaztétovariantynejevilaznámkypoškození,domnívámese,ženešlooovlivněnívýluhem,aležesemenanebylaklíčivá.Ktomunásdálevedeifakt,žefermentátyK8aK10majípodobnésloženíjakofermentátK9anebylaunichpozorovánasníženáklíčivost.

označení vzorku složení vsázky %

hm.

zdržení ve fermentoru

(dny)

aerobní dozrávání

(dny)

pHvýslednéhofermentátu

fermentát K3

kompost2měsícepozaložení,částicedo25mm 254 109 6kukuřičnásiláž,částicedo20mm 45

travnísenáž,částicedo30mm 30

fermentát K8

travníhmotazesekačky,částicedo200mm 917 57 8hoblinyhrubésterilované(smrk+borovice),

částicedo25mm 9

fermentát K9

travníhmotazesekačky,částicedo100mm 916 50 9hoblinyjemnésterilované(smrk+borovice),

částicedo15mm 9

fermentát K10

travníhmotazesekačky,částicedo50mm 903 39 9hoblinyjemnésterilované(smrk+borovice),

částicedo15mm 10

fermentát K11

travníhmotazesekačky,jemnářezankado20mm 932 33 9hoblinyjemnésterilované(smrk+borovice),

částicedo15mm 7

fermentát K13

travníhmotazesekačky,jemnářezankado20mm 34

3 19 9silážtravníhmotyzesekačky(7dnůsilážování),jemnářezankado20mm 54

pilinyjemné(smrk),částicedo20mm 12

fermentát K14

fermentátK13 6

4 4 9travníhmotazesekačky,jemnářezankado20mm 73hoblinyjemnésterilované(smrk+borovice),částicedo15mm 18

voda 3

KOMPOZO bioodpadyzúdržbyměstskézeleněaodobčanůafirem 100 cca180 119 8,2

DP

kukuřičnásiláž 50

cca36 211 8,6tritikálesiláž 25hovězíkejda 23G-fázezvýrobyMEŘO 1vyslazenécukrovarnickéřepnéřízky 1

Tab. 1: Složení směsí vsázky, doba setrvání v bioreaktoru a doba následného aerobního dozrávání

Zaměřenímsevklíčivostinajednotlivéfermentátyvrámcijednotlivýchdníbylozjištěno,žeprvnídenpozaloženívyklíčilasemenapouzezkontrolnívarianty(41,33%).Druhýden,podlestatistickypropočtenýchvýsledků,seklíčivostmůžerozdělitdodvouskupin.Doprvnískupinypatřívarianty,kterédosahujívícenežpolovinucelkemvyklíčenýchsemen(<50%).Navícvtentodentakédosáhlynejvyššíklíčivostiajsoutovarianty:K9akontrola,dálevariantyK3,K10,DPaKOMPOZO,přičemžutěchtovariantvyklíčilovícenež80%semen.Dodruhéskupinyjsouzařazenyvarianty,ukterýchvyklíčiloméněnež50%semenajsoutovariantyK13,K11aK8.Ukontrolnívariantyvyklíčiloběhemprvníhoadruhéhodnecelkem97,33%semen.UvariantK8aK11jerychlostklíčenístatistickyodlišnáodvariantukterýchvyklíčilovícenež50%semen.VetřetímdnibylazaznamenánanejvyššíklíčivostuvariantK8(73,33%)aK11(61,33%).Dotétostatistické


Praha 3. až 5. září 2019 94skupinyspadajíještěvariantyK9,K13,K3aK10,kteréaledosáhlymaximálníhopočtuvyklíčenýchsemenvpředchozíchdnech.Zvláštní postavenímávariantaK13, která spojuje jinak statistickyodlišné skupiny.Utétovariantybylazaznamenánadvěmaximaklíčivosti.Vedruhémdnibylaklíčivost48%semen,vetřetímdni45,33%semen.Ostatnívariantymajíjednouzřetelnémaximumklíčivosti.VariantyK14,DP,kontrolaaKOMPOZOmajívtomtodninejnižšípočetvyklíčenýchsemen.VečtvrtémdniklíčívariantyK10,K9,K3vintervalu0,67–4%,vícenež4%semenpotomvariantyK11,K13aK8.Varianty,kteréjsoudočtvrtéhodnevšechnyvyklíčené,jsou:kontrola,KOMPOZO,K14aDP.

vzorek 1. den 2. den 3. den 4. denKONTROLA 41,33 b 56,0 a-d 2,7 a 0,0 aK3 0 a 80,7 b-e 15,3 a,c-d 4,0 a-bK8 0 a 16,0 a 73,3 b 10,7 bK9 0 a 51,3 a-c 46,0 b,d 1,3 a-bK10 0 a 85,3 b-e 14,0 a,c 0,7 aK11 0 a 34,0 a 61,3 b 4,7 a-bK13 0 a 48,0 a-b 45,3 b-d 6,7 a-bK14 0 a 92,0 c-e 8,0 a 0,0 aKOMPOZO 0 a 99,3 e 0,7 a 0,0 aDP 0 a 96,7 d-e 3,3 a 0,0 a

Tab. 2: Procento vyklíčených semen ve dnech

Písmena zařazují varianty v jednotlivých dnech do skupin podle výsledků ANOVY na hladině významnosti P > 0.05.

Naklíčeníosivamávlivmnohofaktorů,některéznichmohoubýtvyloučeny(např.anoxie,vliv teploty)použitímstandardizovanéhopostupuzkouškyklíčivosti.VpráciShoemakerletal./6/prokázalivlivpHnaklíčivostosivaokrasnýchdruhůrostlin,zabývalisepředevšímnižšímpHroztoku.Jinápráce/3/,zabývajícíseklíčenímrosičky(Digitariasp.)vzávislostinapHuvádí,žezvyšujícísepHnemávlivnaklíčivost,pokudjepHzvyšovánopomocíCaCO3.JestližepHbylozvyšovánopomocíMgCO3,potomdocházelosezvyšujícímsepHkinhibiciklíčení.Takévjinépráci/5/potvrzujíinhibiciklíčenípšenicevlivemzvyšujícísekoncentra-ceNa+iontů.VtomtoexperimentunebylvlivalkalickéhopHnaklíčivostobilkypšeniceprokázán,protožesemenaklíčilastejnourychlostíjakpřipH6,takpřipH9.Některésměsivsázkyv tomtoexperimentuobsahujíhoblinyz jehličnatýchstromů,resp.zesmrku(Picea sp.)aborovice(Pinussp.)vrůznémpodílu,nejvícevšak18%(tab.1).Vedřevětěchtostromůjepřítomnápryskyřice,kterájetvořenatěkavýmilátkami,převážněterpeny.Terpenymohouovlivňovatrůsthub,bakteriíivyššíchrostlin.Inhibičnívlivterpenůnaklíčenínarůstrostlinhuseníčku(Arabidopsissp.)jasnědokládápráce/1/.Vnašemexperimentunebylzjištěnrozdílvrychlostiklíčeníusemenklíčícíchvevýluhupocházejí-cíhozesměsí,kteréobsahovalyhoblinyzjehličnanů,odsemenvevýluhu,kteréhoblinyneobsahovaly.Buďbylakoncentraceterpenůpřílišnízká,nebomohlodojítkjejichpřeměněneboodpařenívlivemvyššíchteplotpřifermentaci.Obsahterpenůalenebylvtétoprácianalyzován.Souhrnně lzekonstatovat, ževýluhzezkoušených fermentátůneovlivnil samotnouklíčivost, alezpomalilrychlostklíčení.Nižšírychlostklíčení(zejménavprvníchfázích)můžebýttakézpůsobenaosmotickýmje-vem-vyššíkoncentracílátekvevýluhuoprotidestilovanévodě.Prvnídensledovánívyklíčilapouzesemenavkontrolnívariantě,druhýdenbylovyklíčenovícenež80%jedincůuvariant(řazenosestupně):KOMPO-ZO,kontrola,DP,K14,K10aK3.Večtvrtémdnisledováníbylavyklíčenavšechnasemena.Deformaceklíč-ků,aninadzemníchčástí,nebylypozoroványaniujednézvariant.

ZávěrOdpadorganickéhopůvodu,pocházející ze zemědělské aprůmyslovévýroby,nebokomunálníhoodpadu,jemožnéavhodnédálevyužítvprocesufermentacekprodukcibioplynu.Zbytkovýmproduktemfermen-tacejedigestát,kterýbysemohlvyužítvrostlinnévýrobějakohnojivoazdrojorganickýchlátekdopůdy.Experimentálnímověřenímbylozjištěno,žepoužitésměsideklarovanéhosloženípofermentacineovlivňují

Literatura/1/Araniti,F.,Sánchez-Moreiras,AM.,Graña,E.,Reigosa,MJ.,Abenavoli,MR.:Terpenoidtrans-caryophyllene

inhibitsweedgerminationandinducesplantwaterstatusalterationandoxidativedamageinadultArabidopsis.PlantBiol.19(1),2017:79-89.

/2/Pastorek,Z.,Kára,J.:Sucháfermentacezemědělskýchakomunálníchorganickýchmateriálů.Biom.cz[onli-ne].2003-09-29[cit.2019-07-09].DostupnézWWW:<https://biom.cz/cz/odborne-clanky/sucha-fermentace-zemedel-skych-a-komunalnich-organickych-materialu>.ISSN:1801-2655.

/3/Pierce,L.,WarrenG.L.,MikkelsenS.R.,Linker,M.H.:EffectsofSoilCalciumandpHonSeedGerminationandSubsequentGrowthofLargeCrabgrass(Digitaria sanguinalis).WeedTechnology.13,1999:421-424.ISSN:0890-037X.

/4/Pospíšil,L.:Výzkum„suché“anaerobnífermentacerůznýchdruhůbiomasyzaúčelemvýrobybioplynu.Biom.cz[online].2011-10-24[cit.2019-07-09].DostupnézWWW:<https://biom.cz/cz/odborne-clanky/vyzkum-suche-ana-erobni-fermentace-ruznych-druhu-biomasy-za-ucelem-vyroby-bioplynu>.ISSN:1801-2655.

/5/ShiG.R., DingLX.,HuXM,Tian,Y.,YanSY,Shao,DF.,Gao,S.,LiuY.,Yang,R.:EffectsofSalineandAlkalineStressonGermination,SeedlingGrowth,andIonBalanceinWheat.AgronomyJournal.102,2010.ISSN:1435-0645

/6/Shoemakerl,C.A.,Carlson,W.H.:pHAffectsSeedGerminationofEightBeddingPlantSpecies.HortScience,25(7),1990:762-764.ISSN:0018-5345.

Poděkování

UvedenáprácevzniklazafinančnípodporyTAČRč.TH03020064.

klíčivostanezpůsobujídeformaceklíčenců.Vexperimentubylotakézjištěno,žedošlokezpomalenírychlostiklíčeníosiva.Jepotřebabrátvúvahu,žesemenabylavloženadoroztoku,jehožpodobněvysokékoncentracevzemědělsképůděaplikacífermentátumůžemedosáhnoutjentěžko.Lzeprotopředpokládat,žepřizapravenídigestátudopůdynedojdekezpomaleníklíčícíchjedincůpšeniceseté.Vstupníkomponentydofermentačníhozařízeníjepotřebahlídat,abyneobsahovalynadlimitnímnožstvíbalastníchlátekanedocházelokekontami-nacipůdyanásledněkekontaminaciplodin,krmivapotravin.



Veterinární anthelmintika v rostlinách

Veterinary anthelmintics in plants

Summary

Theanthelminticdrugsareregularlyadministeredtolivestocktocontrolnematodescausedinfections.Theanthelminticdrugsaremetabolizedingastrointestinaltractandthesemetabolitesaswellasintactdrugsarereleasedintotheenvironment(grazinglandsandfod-derplants)viaexcrements.Ourresearchindicatethatstudied anthelmintic (albendazole, ivermectin andmonepantel) cause onlymild acute stress in plants.Wefoundstressindicationsinfewfollowedfactorsasareactiontoalbendazoleandivermectin.Timedepen-dentstudyrevealedmildacutetoxicityofmonepan-tel.Therefore,MedicagosativaaswellasTrifoliumpratensecanbeeffectiveindetoxificationofgrazinglands, however the risk of increased resistance ofparasites ingrazing livestock shouldbe in concern.Key words: phytotoxicity; anthelmintics; monepantel; ivermectin; albendazole; Medicago sativa; Trifolium pratense; Arabidopsis thaliana; prolin accumulation; biotransformation

Souhrn

Veterinární anthelmintika jsou pravidelně podávánahospodářskýmzvířatůmzaúčelemprevenceparazi-tárníchinfekcí.Přestrávicítraktsemetabolityléčivi léčiva v intaktní formě dostávají do exkrementůadálenapastvinyadopícníchrostlin,kteréjedálemetabolizují.Sledovanáanthelmintika(albendazole,ivermektinamonepantel)prorostlinynepředstavujívýrazný stres.V této studii bylo sledováno několikstresovýchfaktorůvrostlináchamírnéodezvybylysledoványpouzeualbendazoluaivermektinu.Časo-vázávislostukazujenamírnouakutnítoxicituumo-nepantelu. Vojtěška i jetel mohou být efektivní přidekontaminacipastvin,nicménějetřebazvážitrizikozvýšené rezistence parazitů u hospodářských zvířatpasoucíchsenatěchtopastvinách.Klíčová slova: fytotoxicita; anthelmintika; monepan-tel; ivermectin; albendazole; Medicago sativa; Trifo-lium pratense; Arabidopsis thaliana; akumulace pro-linu; biotranformace

Lenka Langhansová, Lucie Stuchlíková Raisová, Alena Nováková,Kateřina Moťková, Radka Podlipná, Lenka Skálová

Ústav experimentální botaniky AV ČR, v.v.i., Rozvojová 263, 165 02 Praha 6,[email protected]

Úvod

Veterinárníanthelmintikajsoučastouvolňovánadoprostředízexkrementůhospodářskýchzvířat,kterýmjsoupravidelněpodávánazaúčelemprevenceparazitárníchinfekcí.Kekontaminacidocházínapastvináchanapo-líchhnojenýchchlévskoumrvou.Kontaminaceanthelmintikymůžezpůsobovatnegativnídopadnanecílovépůdníbezobratléživočichy/1/.Santhelmintikytaktopřicházídokontaktuirostliny,kteréjsouschopnyléčivaakumulovataukládatvevakuoláchabuněčnýchstěnách/2/.Bylotakézjištěno,žemetabolitybenzimidazo-lovýchanthelmintikbiotransformovanýchrostlinamimohoubýtméněúčinná,některánaopakaktivnějšínežpůvodnílátky/3,4/.Tonapovídá,žepícnírostlinymohoubýtefektivnímnástrojempřidetoxifikacipastvin.Nicméně,zatímnenímnohoznámoomožnétoxicitěvrostlináchzpůsobenéakumulacítěchtofarmaceutik.Farmaceutika akumulovaná v rostlináchmohou působit toxicky a vyvolávat v rostlinách řadu stresovýchodpovědí,jakonapříkladzměnuvobsahufotosyntetickýchpigmentů,změnuvcelkovémobsahuproteinůčizměnuvakumulaciprolinu.Změnavkvalitěaobsahufotosyntetickýchpigmentůjejednímzobecnýchindi-kátorůfyziologickékondicerostlinvystavenýchstresovýmpodmínkám/5/.Zvýšenýobsahproteinumůžein-dikovatzvýšenouexpresiazapojeníantioxidačníchenzymůudržujícíchvrostlináchhladinuvolnýchradikálů/6/.Vyššíakumulacevolnéhoprolinuvestresovanýchbuňkáchzasevedekmenšímupoškozeníbuněčnýchmembrán,proteinůneboenzymůadálepomáháudržetosmotickýtlak.Tojezřejměumožněnoschopnostíprolinuvychytávatnebezpečnévolnéradikályavytvářetsnimistabilníkomplexy.Udržujetakredukčnípro-středívbuňce,kteréjedůležitépronormálnírůst/7/.

Prostudiumfytotoxicityanthelmintikvrostlináchjsmezvolilizástupcetřízečtyřhlavníchskupinběžnědo-stupnýchanthelmintik.Albendazole(ABZ)patřimezibenzimidazoly,ivermectin(IVM)mezimacrocyklickélaktonyamonepantel(MOP)meziderivátyanimo-acetonitrilu.Stresováodezvabylasledovánaudvouběž-nýchpícnin,atouvojtěšky(Medicago sativa)aujetele(Trifolium pratense).

Materiál a metodyKorientačnímuarychlémustanovenívlivuanthelmintiknaviabilitu(životnost)buněkbylapoužitameto-daredukce2,3,5-trifenyltetrazoliumchloridu(TTCtest)načervenýformazánpodlePollardaaWalkera/8/.Anthelmintikabyla sterilněpřidánadomédiav0,01;0,1;1; a10µMkoncentracik suspenznímbuňkámArabidopsis thaliana.Viabilitabylastanovenapopětidnechkultivacesanthelmintiky.EkotoxicitabyladálesledovánaunaklíčenýchrostlinekvojtěškypodlemetodyMáchovéakol./9/.Semínkabylanaklíčenánamé-diu(dlenoremČSNENISO6341,2013aČSNENISO7346-2,1999)doplněnémpříslušnýmianthelmintikyv0,01;0,1;1;a10µMkoncentraci.Inhibicerůstubylahodnocenapo4dnechinkubace.VlivanthelmintikbylsledovánurostlinvojtěškypěstovanýchvinvitropodmínkáchnaMSmédiuaurostlinvojtěškyajetelepěstovanýchveskleníku.Vin-vitropodmínkáchbylynaklíčenérostlinypodvoutýdnechsubkultivoványnamédiumdoplněnépříslušnýmianthelmintikyvrůznýchkoncentracích.Stresovéfaktorybylystanovenyvprůběhukultivacenebopo6-titýdnechkultivace.Rostlinyveskleníkubylypěstoványpřizálivceobsahujícíanthelmintikav10µMkoncentraci.Obsahfotosyntetickyaktivníchpigmentůvrostlináchbylstanovenspektrofotometrickoumetodouzmetano-lovéhoextraktuhomogenizovanéhomateriálu/10/.Obsahchlorofylua,chlorofylubacelkovýobsahkarotenůbylvypočítánznaměřenýchhodnotabsorbancepřivlnovýchdélkách470,653a666nmpodleLichtenthalera/11/.CelkovýobsahproteinubylstanovenzextraktůpomocíBradfordaakol./12/.Obsahprolinubylsta-novenpomocíspektrofotometrickémetody/13/založenénaninhydrinovéreakčnísměsi(1%w/vninhydrin;60%v/vkys.octová;20%v/vetanol).ProlinbylkvantifikovánpomocíkalibračníkřivkyzL-Prolinujakostandardu,vynesenéznaměřenýchhodnotabsorbancepři520nm.

Výsledky a diskuseSledovanéindikátoryfytotoxicityanthelmintik(životnostbuněk,růstrostlinpovyklíčení,obsahfotosynte-tickýchpigmentů,celkovýobsahproteinůaakumulaceprolinu)naznačují,žeanthelmintika(zejménaMOP)prorostlinynepředstavujívýznamnýstres.TestfytotoxicityvbuňkáchArabidopsis thaliananaznačujemír-noutoxicitupoaplikaciIVM,auABZjenmírnoureakcipřiaplikacinejvyššíkoncentrace.PoaplikaciMOPdocházelodokoncekmírnéstimulacibuněk.Podobnáreakcebylapozorovánaipřitestuakutnítoxicitynavyklíčenýchrostlinkáchvojtěšky,jenMOPnemělnarůstklíčkůžádnývliv(graf1).

Graf 1: Vliv monepantelu (MOP), ivermectinu (IVM) a albendazolu (ABZ) na životnost buněk Arabidopsis thaliana (a) a na růst vyklíčených rostlinek Medicago sativa (b).Anthelminika byla aplikována v koncentracích 0,01; 0,1; 1 a 10 µM. Fytotoxicita je stanovena v % jako poměr počtu živých buněk A. thaliana kultivovaných s anthelmintiky vůči životnosti buněk kultivovaných bez anthelmintik (100 %). Ekotoxicita je stanovena jako poměr délky naklíčených rostlinek v přítomnosti anthelmintik vůči délce rostlinek bez anthelmintik (100 %).

a b


Praha 3. až 5. září 2019 98Přikultivacirostlinveskleníkujsmevycházelizpředpokladu,žerostlinynafarmaceutikačastoreagujípouzevprvnífázipřikontaktustěmitolátkami.Přisledovánídlouhodobějšíhostresujsmenepokládaliskleníkovépodmínkyzavhodné(vlivmnohadalšíchneregulovatelnýchfaktorů),protobylavyužitametodakultivacein-vitro.Urostlinvojtěškya jetelepěstovanýchveskleníku jsme tedysledovalizměnuobsahucelkovéhoproteinuhnedpoprvnímtýdnuaplikaceanthelmintikvzálivce.VlivABZseprojevilzvýšenoukoncentracíproteinůvkořenechvojtěšky,naopaknadzemníčástvojtěškymělavyššíobsahproteinůoprotikontrolejenpoaplikaciIVM.Rostlinyjetelereagovalymírnězvýšenoukoncentracíproteinůvkořenechnavšechnatestova-náanthelmintika,alenadzemníčástirostlinzůstalybezodezvy(graf2).

Graf 2: Obsah proteinu v rostlinách vojtěšky a jetele pěstovaných ve skleníku po prvním týdnu od aplikace anthelmintik v 10 µM koncentraci. MOP - monepantel; IVM - ivermectin; ABZ -albendazole.

Karotenoidyjsounejenfotoprotektivnípigmentyfotosyntézy,aletakéúčinnéantioxidanty,chránícírostlinyvystavenépřistresupředzvýšenouakumulacívolnýchradikálů/14/.Ivtomtosledovanémfaktorusemírnáodezva–zvýšenýobsahkarotenoidůapoměruchlorofyluavůčichlorofylub–objevilapoaplikaci10µMABZaIVM.NaopakaplikaceMOPzůstalabezodezvy(graf3).Nadprodukceprolinuječastoureakcínaosmotickýstresurostlin/15/.Přisledovánízměnvakumulacipro-linuuin-vitrokultivovanýchrostlinvojtěškyjsmepozorovalijedinouvýraznějšíodezvu.Nebylatoovšemnadprodukce,alenaopaksníženáakumulaceažna66%vůčinestresovanýmrostlinám.Reálněserostlinydostanoudokontaktusnižšímikoncentracemianthelmintik,aprotojsmesledovaliikoncentračnívliv,atouIVMaABZ.PoaplikaciABZvnižšíkoncentracijsmepozorovalimírnézvýšeníprolinuvkořenech(135%)apoaplikacivyššíchkoncentrací(1a10µM)naopaksníženouakumulaciprolinuvprýtuoprotinestresova-nýmrostlinám.OpačnýtrendjsmesledovalipoaplikaciIVM,kdedošlokesníženíprolinuvpřítomnostinižšíkoncentrace(0,1µM)hlavněvprýtu(70%)avkořenidošlokvelmimírnémuzvýšení(107%)akumulaceprolinupoaplikaci10µMkoncentrace(graf4).

Graf 3: Obsah fotosyntetických pigmentů (vlevo) a akumulace prolinu (vpravo) v in-vitro rostlinách vojtěšky po šesti týdnech kultivace s anthelmintiky. MOP - monepantel; IVM - ivermectin; ABZ - albendazole.

Graf 4: Vliv anthelmintik na akumulaci prolinu v in-vitro rostlinách vojtěšky. Časová závislost po ošetření 10 µM MOP a koncentrační závislost po ošetření ABZ a IVM po šesti týdnech kultivace.

ZávěrObecněfarmaceutikamnohdynepředstavujíprorostlinyvelkýstresvýrazněinhibujícírůstneboklíčení/16/.VnašístudiibylyprokázánymírnějšíreakcenaaplikaciABZaIVM,poaplikaciMOPbylysledovánapouzeakutní toxicitavkořenechvojtěškykultivovanév in-vitropodmínkách,a tomírnýmzvýšenímakumulaceprolinupo7dnechodaplikace10µMkoncentraceMOPvkultivačnímmédiu(graf4).Podobněbylasledo-vánaakutnítoxicitaiususpensízvonku(Campanula rotundifolia)inkubovanýchsABZ/4/apodobnýtrendsedáočekávatiuIVM.Ztěchtovýsledkůvyplývá,žerostlinymohoubýtefektivnípřidetoxifikacipastvinodanthelmintik.Nicménějetřebadbátzvýšenépozornostinarizikorezistenceparazitůuhospodářskýchzvířat,spásajícítaktokontaminovanépastviny/17/.

Literatura/1/FisherPMJakol.:Evaluationandcontrollingpharmaceuticalemissionsfromdairyfarms:acriticalfirststepin

developingapreventativemanagementapproach.JournalofCleanerProduction16(14),2008:1437-1446./2/BartikovaHakol.:Xenobiotic-metabolizingenzymesinplantsandtheirroleinuptakeandbiotransformationof

veterinarydrugsintheenvironmet.DrugMetabolismReviews47(3),2015:374-387./3/PodlipnaR,SkálováL,SeidlováH,SzotákováBakol.:Biotransformationofbenzimidazoleanthelminticsin

reed(Phragmites australis)asapotentialtoolfortheirdetoxificationinenvironment.BioresourceTechnology.,144,2013:216-224

/4/StuchlíkováL,JiráskoR,SkálováL,PavlíkFakol.:Metabolicpathwaysofbenzimidazoleanthelmintics inharebell(Campanula rotundifolia),Chemosphere,157,2016:10-17

/5/LichtenthalerHK:Fifty-fiveyearsofresearchonphotosynthesis,chloroplatsandstressphysiologyofplants:

99 Vliv abiotických a biotických faktorů na vlastnosti rostllin

Praha 3. až 5. září 2019 1001958-2013.In:LüttgeUandBeyschlagW(eds)Progressinbotany:genetics–physiology–systematics–ecology.Vol76.Springer,Heidelberg,2014,pp:3-42

/6/El-ShabrawiHakol:Redoxhomeostasis,antioxidantdefense,andmethylglyoxaldetoxificationasmarkersforsalttoleranceinPokkalirice.Protoplasma.245,2010:85-96

/7/HarePD,CressWAaVanStadenJ:TheeffectsofexogenousprolineandprolineanaloguesoninvitroshootorganogenesisinArabidopsis.PlantGrowthRegulation34(2),2001:203–207

/8/PollardJWaWalkerJM:Methodinmolecularbiology:Plantcellandtissueculture.Clifton,NewJersey:Huma-naPress.Volume6,1991,ISBN0-89603-161-1.

/9/MáchováJ,SvobodováZaVykusováB:Ekotoxikologickéhodnocenívýluhůtuhýchprůmyslovýchodpadů.1994,Vodňany:Výzkumnýústavrybářskýahydrobiologický.

/10/RainhaNakol.:Antioxidantproperties,totalphenolic,totalcarotenoidandchlorophyllcontentofanatomicalpartsofHypericumfoliosum.JournalofMedicinalPlantsResearch.5,2011:1930-1940.

/11/LichtenthalerHaWellburnA:DeterminationoftotalcarotenoidsandchlorophyllsAandBofleafindifferentsolvents.BiochemicalSocietyTransactions.11,1985:591-592.

/12/BradfordMM:Rapidandsensitivemethodforquantitationofmicrogramquantitiesofproteinutilizingprinci-pleofprotein-dyebinding.Anal.Biochem.72,1976:248e254.

/13/Sanchez-MartinJakol.:Ametabolomicstudyinoats(Avena sativa)highlightsadroughttolerancemechanismbaseduponsalicylatesignallingpathwaysandthemodulationofcarbon,antioxidantandphoto-oxidativemetabolism.PlantCellandEnvironment.38(7),2015:1434-1452

/14/LarsonRA:Theantioxidantsofhigherplants.Phytochemistry27(4),1988:969-978/15/KishorPBKaSreenivasuluN:Isprolineaccumulationpersecorrelatedwithstresstoleranceorisprolineho-

meostasisamorecriticalissue?Plant,CellandEnvironment37,2014:300-311/16/OsmaE,CigirY,KarnjanapiboonwongA,AndersonAT:Evaluationofselectedpharmaceuticalsonplantstress

markersinwheat.InternationalJournalofEnvironmentalResearch.12,2018:179-188/17/WolstenholmeAJakol.:Drugresistenceinveterinaryhelminths.TrendsinParasitology20(10),2004:469-476.

Poděkování

UvedenáprácevzniklazafinančnípodporyposkytnutéGrantovouagenturouČeskérepubliky(GAČR)pro-jektu18-07724SazapodporyMŠMT,projektuERDP„CentreforExperimentalPlantBiology“No.CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_019/0000738.


Vliv obalování semen technologií WASP na počátečnívývoj jílku vytrvalého (Lolium perenne L.)Effect of seed coating with WASP technology on initial development of perennial ryegrass (Lolium perenne L.)

Summary

TheeffectofWASP(WaterAbsorbingSeedProcess)coatingmethodontheinitialdevelopmentofperen-nial ryegrass (Lolium perenne L.) in laboratory andfieldconditionswasevaluated.Field trialswerees-tablishedat three sites indifferent soil-climatecon-ditions(Hodonín,Troubsko,Zubří)inautumn2018.Inlaboratoryconditions,theeffectofseedcoatingonroot lengthand thenumberof leavesproducedwasstatisticallysignificant(p<0.05);therateofemergen-cewasstatisticallyhighlysignificant(p<0.001).Infieldtrials,theinfluenceoflocalitywasmostevident.Key words: seedling emergence; coated seed; WASP technology; root biomass; above-ground biomass; Lolium perenne L.

Souhrn

BylhodnocenvlivobalenísementechnologiíWASP(WaterAbsorbingSeedProcess)napočátečnívývojjílkuvytrvalého(Lolium perenneL.)vlaboratornícha polních podmínkách. Polní pokusy byly založenynapodzim2018natřechlokalitáchvodlišnýchpůdněklimatickýchpodmínkách(Hodonín,Troubsko,Zub-ří).Vlaboratorníchpodmínkáchbylvlivobaleníosivanadélkukořenůapočetvytvořenýchlistůstatistickyprůkazný(p<0,05);rychlostvzejitíbylastatistickyvysoceprůkazná(p<0,001).Vpolníchpokusechbylnejvýraznějšívlivlokality.Klíčová slova: vzcházivost; obalované osivo; techno-logie WASP; kořenová biomasa; nadzemní biomasa; Lolium perenne L.

Martin Lošák1, Simona Raab2, Tomáš Vymyslický3, Jan Frydrych1,Magdalena Ševčíková1, Eva Chovančíková1

1OSEVA vývoj a výzkum s.r.o., Hamerská 698, 756 54 Zubří, [email protected] PRO s.r.o., Výzkumná stanice travinářská, Hamerská 698, 756 54 Zubří3Zemědělský výzkum s.r.o., Zahradní 1, 664 41 Troubsko

Úvod

Prozakládánítravnatýchplochsejiždelšídobumohouvyužívattechnologickyrůzněupravenáosiva,unichžvýrobcideklarujívylepšenípodmínekpřiklíčeníavzcházení,cožmávdůsledkuzlepšovatcelkovoupolnívzcházivostapřispívatkrychlejšímuzapojenítravníhoporostuarovnoměrnějšímuvývojijednotlivýchrost-lin.Ktěmtometodámpatřínapř.předkličovánísemen,ošetřováníosivabiologickýmirostlinnýmistimulátoryneboobalovánísemenrychleapomalupůsobícímihnojivypřípadnědalšímilátkami/4/.Dalšívývojtechnolo-gieúpravytravníchosivsměřujekzlepšovánípodmínekprovzcházenínovězakládanýchporostůvpodmín-káchnepravidelnéhozásobenívodou,takžeosiva„novégenerace“obsahujívesvýchobalovýchvrstváchmj.ihydroabsorbentynabázipolymerů,kterévážouvodu,postupnějiuvolňujíadlouhodobějízásobujísemena.Dalšímivýhodamiobalovánísemenjesnadnějšímanipulacesosivemazejménajednoduššívýsev.Nevýho-douobalenýchsemenje,žemohouskrývatsemenajinýchdruhůnebonečistotyvosivu,alehlavnínevýho-doujevýraznézvýšenívelikostiahmotnostisemen/7,10/.CílemprácebylovyhodnotitvlivobalenísementechnologiíWASP(WaterAbsorbingSeedProcess)napočátečnívývojrostlinjílkuvytrvaléhovnádobovýchapolníchexperimentech.Obalsemenjetvořenněkolikavrstvami,kteréobsahujíživiny,huminovékyseliny,biostimulátoryaj.apředevšímhydroabsorbent,zajišťujícísemenistálouvlhkost/3/.

Materiál a metodyEfektúpravyosivabylvrámcijednofaktorovéanalýzyrozptyluvyhodnocenjakostatistickyvysocevýznam-ný(p<0,001)vevztahukhodnocenírychlostivzejití,délkynadzemníčástirostlin,délkykořenůapočtulistůnarostlináchvnádobovémpokusu.Následnýmzkoumánímrozdílůstředníchhodnotmeziporovnávanýmiskupinamijsmezjistili,žerychlostvzejitísestatistickyvysoceprůkazně(p<0,001)odlišovalamezivarian-tamineošetřenéhoaobalenéhoosivaarychlejivzcházelyrostlinyzobalenéhoosiva(tab.1).

101

Praha 3. až 5. září 2019 102

Varianta Rychlost vzejití (dny)

Délka kořenů (mm)

Délka nadzemní části (mm)

Počet listů

Neošetřené osivo 16,52a 70,03a 137,02a 3,91aObalené osivo 14,47b 61,71b 146,48a 3,69bPrůměr 15,5 65,9 141,72 3,8Var. koef. (%) 40,88 42,24 32,98 21,9SEM 0,38 1,68 2,82 0,05

Tab. 1: Výsledky hodnocení rychlosti vzejití, délky kořenů, délky nadzemní části rostlin jílku vytrvaléhoa počtu vytvořených listů v nádobovém pokusu

a, b: statisticky průkazné rozdíly dle Tukey HSD testu (p ≤ 0,05); SEM: střední chyba průměru

Délkakořenůsestatistickyprůkazně(p<0,05)lišilamezivariantamineošetřenéhoaobalenéhoosiva,stejnějakopočetvytvořenýchlistů.Většídélkoukořenůapočtemvytvořenýchlistůsevyznačovalyrostlinyveva-riantěneošetřenéhoosiva.Nadzemníčástrostlinbyladelšívevariantěobalenéhoosivao9,5mm,avšakbezstatistickésignifikance.Průměrnýpočetlistůujílkuvytrvaléhoodpovídávýsledkůmjinýchautorů,zatímcorychlostvzejití jeuváděnazpravidlakratší6–8dnůvzávislostinaodrůdě/9/.Námizjištěnádélkakořenůodpovídátomu,žepřibližně83%kořenovébiomasyjílkuvytrvaléhosevyskytujedohloubkypůdy8cm/2/.Rychlostvzejitíjílkuvytrvaléhovpolníchpokusechselišilamezijednotlivýmilokalitami.Nejrychlejirostli-nyvzešlyvZubří(průměrně5,5dneodvýsevu),nalokalitěvHodoníněza10dnůanejdélevzcházenítrvalonalokalitěTroubsko(17dnů),cožpřikládámepozdnímutermínuvýsevu,kdyjižbylyvzcházejícíporostyovlivněnystresemznižšíteplotyprostředí.Optimálníteplotaproklíčeníjílkuvytrvaléhoje15–25°C/8/.Zhodnocenímdélkyvzešlýchrostlinvpolníchpokusechnatřechlokalitáchjsmesvyužitímvícefaktorovéanalýzyrozptyluprokázali,žefaktorúpravyosivamělstatistickyprůkaznývlivnadélkurostlin(p=0,0443),faktorlokalitybylvyhodnocenjakostatistickyvysoceprůkazný(p<0,0001)ainterakcefaktorůošetřeníosi-vaalokalitymělanadélkurostlinstatistickyprůkaznývliv(p=0,0472).

Graf 1: Porovnání délky vzešlých rostlin jílku vytrva-lého na třech lokalitách ve variantách osiva neošetře-ného a obaleného technologií WASP (chybové úsečky znázorňují ± SEM)

Vgrafu1jsouznázorněnydetailnívýsledkyhodno-cení.NalokalitěHodonín-Pánovbylyrostlinyode-bírányaměřenypo27dnechodvzejití,přičemžvevariantěsobalenýmosivem(104,7mm)bylyrostli-nyprůměrněo2,2mmdelšínežvevariantěsneo-šetřenýmosivem(102,5mm),aletentorozdílnebylsignifikantní.Anina lokalitěTroubskonebylvdél-ce rostlinmezi variantami neošetřeného (53,8mm)a obaleného osiva (53,1 mm) zjištěn signifikantnírozdíl.Natétolokalitědosáhlyrostlinynejmenšíprů-měrnoudélku(53,5mm)avýrazněsetakodlišovalyodrostlinnalokalitáchHodonín(103,6mm)aZub-ří (131,5mm).Tobylozapříčiněnozejménavýraz-něpozdějšímvýsevempokusunalokalitěTroubskoanásledněkratšídoboumezivzejitímrostlinajejichměřením(15dnů).NejdelšídobamezivzejitímrostlinaměřenímdélkynadzemníčástibylanalokalitěZub-

ří(49dnů).DélkarostlinvpolníchpodmínkáchnalokalitěZubřímezivariantamineošetřeného(124,5mm)aobalenéhoosiva(138,6mm)sestatistickyprůkazněodlišovala(p<0,05)arozdílmezioběmavariantamipředstavoval14,1mm.Přestožesezatímjednáojednoletápolnídata,jemožnénazákladězískanýchprvot-níchvýsledkůvyvoditzávěr,žeefektobaleníosivasenavzešlýchrostlináchprojevilažsdelšímčasovýmodstupemodvzejití.Jakuvádějí/6/,obalovánísemenpolymernímilátkamimápotenciálzlepšitzakládánítravníchporostůamůžekompenzovatméněpříznivépodmínkyjakojenižšídostupnostvláhy,sníženédávkyvýsevunebokombinaceobojího.


Závěr

ObaleníosivajílkuvytrvaléhotechnologiíWASPsenazákladědosaženýchvýsledkůukázalojakovýznamnépropočátečnívývojporostu,atovlaboratorníchipolníchpodmínkách.Vnásledujícímvýzkumubudehodno-ceníprováděnonadalšíchvýznamnýchtravníchdruzíchvesrovnatelnýchistresovýchpodmínkáchprostředí(simulacesucha).

Literatura/1/Českárepublika:Metodikazkoušeníosivaasadby.PříručkaNRLOOS.Brno:ÚKZÚZ,2014:303s./2/Deru,J.,VanEekeren,N.,DeBoer,H.RootingdensityofthreegrassspeciesandeightLolium perennecultivars.

In:Grassland-aEuropeanResource?24thGeneralMeetingoftheEuropean-Grassland-Federation,Lublin,Poland,17,2012:604–606.

/3/FeldsaatenFreudenberger:SeedCoatingTechnology[online].2019[cit.2019-05-29].URL:http://www.mantel-saat.com/english/home.html

/4/Hrabě,F.:Trávníkyprozahradu,krajinuasport.Olomouc:VydavatelstvíPetrBaštan,2009:335s./5/ISTA:RulesProposalsfortheInternationalRulesforSeedTesting2011Edition.Bassersdorf:InternationalSeed

TestingAssociation,2010:97s./6/Leinauer,B.,Serena,M.,Singh,D.:SeedCoatingandSeedingRateEffectsonTurfgrassGerminationandEs-

tablishment.HortTechnology,20(1),2010:179–185./7/Lošák,M.,Ševčíková,M.:VlivobalovánísementechnologiíWASPnakvalitativníukazateleosivavzcházení

trav.Úroda,vědeckápříloha,66(12),2018:313–317./8/Míka,V.:Morfogenezetrav.Praha:VÚRV,2002:200s./9/Smith,K.F.,McFarlane,N.M.,Croft,V.M.,Trigg,P.J.,Kearney,G.A.:Theeffectsofploidyandseedmasson

theemergenceandearlyvigourofperennialryegrass(Lolium perenneL.)cultivars.AustralianJournalofExperimentalAgriculture,43(5),2003:481–486.

/10/Stevens,J.,Clarke,S.,Ryan,M.,Mitchell,M.,Chivers,I.,Loo,Ch.,Nichols,P.,Dixon,K.:Establishmentofnativeperennialgrasses. In:Nichols,P. (Ed.)ReliableEstablishmentofNon-TraditionalPerennialPastureSpecies.NorthSydney:Meat&LivestockAustraliaLimited,2011:198–238.

Poděkování

UvedenáprácevzniklazapodporyTechnologickéagenturyČR(projektč.TH02030073)azapodporyMini-sterstvazemědělství(Národníprogramkonzervaceavyužívánígenetickýchzdrojůrostlinaagro-biodiversityč.51834/2017-MZE-17253/6.2.6ainstitucionálnípodporanarozvojvýzkumnéorganizaceMZE-RO1818).

103

Emisie amoniaku na košarovaných trávnych porastochvo vzťahu k minerálnym formám n v pôde

Emissions of ammonia on folging grasslandin relation to mineral n forms in the soil

Summary

Over2006–2009growingseasons,wemonitoredtheeffect of folding of sheep and cows on the currenton the instantaneous content of NH4-N andNO3-Nin grassland soil in relation to ammonia emissionsin theCentral Slovakia at the ŠajbianskaBukovina(elevation 1162m). The average values of NH4-Nand NO3-N and the total amount indicate that thecontent of mineral nitrogen was the highest in theyearof folding,which canbe related to the increa-sedmineralization ofN on the folding area. In thefollowingyears therewas adecrease inboth formsof mineral N due to the gradual draining of nutri-entsbythevegetationinvolvement.Also,theresultsofNH3emissionsconfirmthatthepresenceoffreshanimalexcrementsonthefoldingareasandasigni-ficant increase inNH4-N content in the soil has aneffect on increased airborne emissions, which isconfirmation by positive correlation dependencies.Key words:NH4-N and NO3-N content in soil; NH3-N emission; ammonia; folding

Súhrn

Vpriebehuvegetácierokov2006-2009smevoblas-tistrednéhoSlovenskanastanovištiŠajbianskaBu-kovina (nadmorská výška 1162 m) sledovali vplyvkošarovaniaovcamiakravaminamomentálnyobsahNH4-NaNO3-Nvpôdevovzťahukemisiiamoniaku.ZpriemernýchhodnôtNH4-NaNO3-Nacelkovéhomnožstvavyplýva,žeobsahminerálnehodusíkabolnajvyššívrokukošarovania,čomožnodaťdosúvisusveľkýmprísunomčerstvýchzvieracíchexkremen-tovanáslednouzvýšenoumineralizáciouNnakoša-rovaných porastoch. V nasledovných rokoch došlokpoklesuobidvochforiemminerálnehoNzdôvodupostupnéhoodčerpávaniaživínzapojenosťouporas-tu.AjvýsledkyobsahuemisiíNH3-Npotvrdzujú,žeprítomnosťčerstvéhozvieraciehotrusunakošarova-nýchplocháchavýraznýnárastobsahuNH4-Nvpôdemávplyvnazvýšenýobsahemisiívovzduší,čopo-tvrdzujúajkladnékorelačnézávislosti..Kľúčové slová: košarovanie; obsah NH4-N a NO3-N v pôde; NH3-N emisie; amoniak

Janka Martincová, Ľudovít Ondrášek, Jozef Čunderlík, Ľubica Jančová

Národné poľnohospodárske a potravinárske centrum - Výskumný ústav trávnych porastov a horského poľnohospodárstva, Mládežnícka 36, 974 21 Banská Bystrica, Slovensko,[email protected]

Úvod

Vposlednomobdobí,vsúvislostisopúšťaníma nevyužívanímTTPsačorazviacpozornostivenujepro-blematikeochranypôdnehofonduabiodiverzity.Jednazpríčindegradáciepôdyjeajnadmernáexploatáciatrávnychporastov,hlavnezdôvoduintenzívnehokošarovaniaaprehnojovania/3,4/.Našedoterajšievýsled-kyzpôdno-biologickéhovýskumunakošarovanýchTPukázali, ževpodmienkachnadmernezaťaženéhotrávnehoporastuzvieratamidochádzakjehodevastáciiakhromadeniuexkrementov.Tovediekvysokejakumuláciiminerálnychforiemdusíkanajmävoformeamoniakuanitrátovpodporovanejsúbežnouvýraznoustimulácioumineralizačnýchprocesovvpôde.Týmvznikávysokápravdepodobnosťkontaminácieživotnéhoprostrediaminerálnymiformamidusíka, ichstrátvyplavovanímaeutrofizáciiepovrchovýchvôd.Zároveňdochádzaknarušeniuniektorýchďalšíchdôležitýchmimoprodukčnýchfunkciítrávnehoporastuakojejehočistiaca,biofiltračná,retenčnáaakumulačnáschopnosťavneposlednomradejehoprotieróznafunkcia/4,5/.Významnápozornosťsavpodmienkachpoľnohospodárskejvýrobyvsúčasnostivenujeajplynnýmemisiámdoatmosféryatonajmäamoniaku.AmoniaktotižzohrávavýznamnúúlohuvkolobehuNamôžespôsobovaťenvironmentálneproblémyakozmenyvbiodiverzite,pôdnejaciditeaeutrofizácii.Vzhľadomnato,žeemisiaamoniakujespojenázchovomhospodárskychzvierataichtuhýmiatekutýmiexkrementamisledujesanatrávnychporastochnajmävplyvaplikácieorganickýchhnojívapaseniahospodárskymizvierataminapoten-ciálnyvzťahkintenzitejehovolatilizáciedoatmosféry/2,3,6,7,9/.

Praha 3. až 5. září 2019 104

Vpredkladanompríspevkuchcemeupriamiťpozornosťnazmenycelkovejmineralizáciedusíkaanitrifikácieaobsahuminerálnychforiemdusíkavpôdevpodmienkachkošarovaniatrávnehoporastuovcamiakravamivovzťahukemisiiamoniaku.

Materiál a metódy

KošarovanieovcamiakravamiprebiehalovjarnomajesennomtermínenastanovištiŠajbianskaBukovinavroku2006(48°41′25.67ʺN;19°26′10.50ʺE;nadm.výška1162m;pôdakambizem-pH(nKCl)=4.0,obsahCox=74.5g.kg-1aNt=8.3g.kg-1).Nastanovištismevybralinasledovnékošarovanéplochy:Kontrola-nekošarovanýporast,plochakošarovanávjúli2006(ovce,kravy)avoktóbri2006(ovce,kravy).Naplochekošarovanejovcamisakošarovalozvieratamivpočte200ks,rozmerkošiarabol8x12manaplocheskrava-misakošarovalozvieratamivpočte62ks,rozmerkošiarabol12x12m.Vpriebehutrvaniapokusuvrokoch2006–2009smezvrstvy0–100mmodoberalipôdnevzorkyvnasledov-nýchtermínoch:• rok2006(odberI.29.5.;II.147.;III.14.8.),• rok2007(odberI.24.4.;II.11.6.;III.14.8.),• rok2008(odberI.24.4.;II.18.6.;III.14.8.),• rok2009(odberI.23.4.;II.18.6.;III.13.8.).Vpôdnychvzorkáchsapopreosiatícez2mmsitoprizachovaníichprirodzenejvlhkostisledovalinasledovnéukazovatele:a/momentálnyobsahNH4-NaNO3-NkolorimetrickoumetódounaprístrojiSKALAR.Vovzdušívblízkostikošarovanýchplôchsasledovalaemisiaamoniakuprostredníctvomdvochvzorkova-čov(Vz1aVz2)umiestnenýchvovýške2m.PrincípmetódypodľainternéhopredpisuVÚTPHPvBanskejBystricispočívalabsorbciiNH3zovzdušiavpasívnomvzorkovačinapovrchusieťkyznehrdzavejúcejocele,ktorýjenasýtenýroztokomkyselinyvínnej.Pouplynutídobyexpozíciesavzorkovačodoberieavymenízanový.VlaboratóriusastanovímnožstvoNH3zachytenéhovovzorkovačinaspektrofotometriUV/VISkdesaodmeriajehoabsorbanciapri655nmavypočítasapriemernákoncentráciapočasexpozície.Vpriebehuvegetáciepokusnýchrokovsavzorkovačevymenili3krát,pričomjednotlivéintervalyexpozíciesúvyznačenévtab.2.VýsledkyNH4-NaNO3-N,ichcelkovéhomnožstvabolivyhodnotenémetódouviacnásobnejanalýzyrozpty-lupomocouštatistickéhoprogramuSTATGRAPHICS.PreukaznosťhraničnýchdiferenciímedzipriemermibolaposúdenáLSDtestomprihladineP=95%.VzťahmedzihodnotenýmiukazovateľmibolposúdenýkorelačnouanalýzouprostredníctvomPearsonovhokorelačného koeficientu pomocou štatistického programu STATIT. Preukaznosť korelačných koeficientovbolaposúdenát-testom.


Prikošarovaníovcamiikravamivroku2006došlovdôsledkuudupaniaaveľkéhoprísunutekutýchatuhýchzvieracíchexkrementovkvýznamnémunarušeniupôvodnéhotrávnehoporastu.Tomalozanásledoknárazo-vývysokýprísunživínvoformeorganickejhmotyaminerálnychforiemdusíkadopôdy.PriemernéhodnotyobsahuNH4-NaNO3-Naichcelkovéhomnožstva(Ʃ)vmg.kg

-1vpôdepočaspokusnýchrokov2006–2009súuvedenévtab.1.Zvýšenáschopnosťpôdymineralizovaťanitrifikovaťdusíkvrokukošarovania(2006)saprejavilazvýšenýmobsahomminerálnychforiemNvpôdesprevahouamoniakálnejformyNH4-N.Ztab.1vyplýva,žeobsahminerálnehodusíkaboljednoznačnenajvyššívrokukošarovania,zaznamenalismetakmer6-násobnevyššíobsahNH4-N(45,9mg.kg

-1)nakošarovanýchplocháchvporovnanísplochoubezkošarovania(7,3mg.kg-1).Vďalšíchrokochefektkošarovaniaslabolavrokoch2008a2009užbolcelkovýobsahminerálnehodusíkapreukaznenižší.VpriebehuvegetáciebolpreukaznenajvyššíobsahminerálnychforiemNvI.odbere(apríl–máj)anajnižšívIII.odbere(august).ObsahobochforiemminerálnehoNvpôdevkaždompokusnomrokuklesalsmeromodprvéhoodberukposlednémučonaznačujezávislosťodekologickýchfaktorovatonajmä


Praha 3. až 5. září 2019 106vlhkostia teplotypôdyvnadväznostinapriebehmineralizačnýchprocesova intenzityodčerpávaniaživínzpôdyrýchlosaregenerujúcimtrávnymporastom.StimulačnývplyvkošarovanianacelkovúmineralizáciuNsmekonštatovalivnašejpredošlejpráci/5/stým,žepriebehnitrifikáciebolvdôsledkuvysokejpôdnejacidityslabšíčoajvysvetľujenízkypodielnitrátovejformydusíkanajehocelkovomobsahu.ObsahminerálnychforiemNvpôdebolovplyvnenýajvariantnýmriešenímpokusu.Akporovnámekategóriezvieratvyššístimulačnýefektsaprejaviluoviecnežukráv,čonaznačujevyššístimulačnýúčinokovčiehotrusunamineralizáciuN.Zpriemernýchhodnôtzavariantyvtab.1vyplýva,žekošarovanieovcamipodmie-nilopreukaznevyššínárastnajmäNH4-Nvpôdevporovnanísplochoubezkošarovania(kontrola),čosivy-svetľujemevyššímobsahomNvovčomtruse/1/amožnoajväčšímakvalitatívneinýmzloženímmikroflóry.

Rok OdberNH4-N NO3-N Ʃ

K ovce kravy x̅ K ovce kravy x̅ K ovce kravy x̅

2006I. 5,3 107,9 76,7 63,3 0,1 0,3 0,3 0,2 5,4 108,2 77 63,5II. 5,2 36,1 13,4 18,2 1,1 22,6 3,5 9,1 6,3 58,7 8,5 24,5III. 11,4 33,5 7,7 17,5 0,9 5,7 0,8 2,5 12,3 39,2 8,4 19,9

x̅rok x̅ 7,3 59,2 32,6 33,0b 0,7 9,5 1,5 3,9a 8,0 68,7 31,3 36,0b

2007I. 2,3 130,8 48,8 60,6 0,6 11,1 18,9 10,2 2,9 141,9 67,6 70,8II. 5,0 9,6 8,8 7,8 0,4 3,5 1,5 1,8 5,4 13,0 10,3 9,6III. 2,1 7,9 3,5 4,5 0,3 1,7 0,7 0,9 2,4 9,6 4,2 5,4

x̅rok x̅ 3,1 49,4 20,3 24,3ab 0,4 5,4 7,0 4,3a 3,6 54,8 27,3 28,6ab

2008I. 6,1 14,2 18,9 13,1 3,5 20,4 17,4 13,8 9,6 34,6 36,2 26,8II. 3,6 7,8 7,9 6,4 1,2 7,8 5,9 5,0 4,8 15,6 13,9 11,4III. 1,8 7,5 4,5 4,6 0,0 0,4 0,0 0,1 1,1 7,9 4,5 4,5

x̅rok x̅ 3,8 9,8 10,4 8,0a 1,6 9,5 7,8 6,3a 5,2 19,3 18,2 14,2ab

2009I. 4,3 11,4 8,1 7,9 0,4 3,1 0,8 1,4 4,7 14,5 8,9 9,3II. 9,9 8,2 5,7 6,9 1,1 5,6 0,9 2,5 10,9 13,7 6,6 10,4III. 2,9 3,3 2,8 3,0 0,4 0,1 0,0 0,2 3,3 3,3 2,8 3,1

x̅rok x̅ 5,7 7,6 5,5 6,0a 0,6 2,9 1,5 1,3a 6,3 10,5 6,1 7,6ax̅ variant 5,0a 31,5b 17,2ab SD35,6 0,9a 7,0b 4,5ab SD6,8 5,8a 38,3b 20,7ab 38,0

Tab. 1: Priemerné hodnoty obsahu NH4-N a NO3-N a ich celkového množstva (Ʃ) v mg. kg-1 vo vrstve 0-100 mm v pôde počas vegetácie pokusných rokov (K - kontrola)

Vtab.2uvádzamevýsledkyemisieamoniakuvpasívnychvzorkovačochVz1aVz2počastrvaniapokusu.Zvýsledkov jednoznačnevyplýva,ženajvyššíobsahemisiíNH3bolzaznamenanýv rokukošarovania tj.2006,čojesamozrejmevdôsledokprítomnostiveľkéhomnožstvačerstvéhozvieraciehotrusunakošarova-nýchplochách.Intenzitakošarovaniabolavysokáapôvodnýtrávnyporastbolvznačnejmierezdevastovaný.Vďalšíchrokochmnožstvoemitovanéhoamoniakuvýrazneklesá.Tovpodstatenaznačujepodobnýpriebehakouprítomnostiminerálnychforiemdusíkavpôde.Zároveňvkaždomrokumôžemepozorovaťnajväčšiuemisiuamoniakuvjarnýcha letnýchmesiacochčonaznačujevzťahkteploteavlhkostipôdy.PosúdenímvzťahuobsahuminerálnychforiemNaichcelkovéhomnožstvavpôdepomocouPearsonovhokorelačnéhokoeficientukhodnotámemisieamoniakudoovzdušiasmedospelipomernektesnýmapreukaznýmvzťa-hom.Dohodnoteniabolizahrnutévýsledkyamoniakuzachytenéhovobochvzorkovačochvzhľadomnato,že tietoboliumiestnenéblízkoprisebeasi20–50modkošarovanýchplôch. ZistilismepozitívnyvzťahNH4-NacelkovéhomnožstvaminerálnehoN(Ʃ)vpôdekošarovanejovcamikemisiiNH3(r=0,57

++;r=0,51+)avpôdekošarovanejkravami(r=0,79++;r=0,65++).PrispoločnomzhodnotenívýsledkovNH4-NacelkovéhomnožstvaminerálnehoN(Ʃ)kemisiiamoniakudosiahnutýchnaplocháchkošarovanýchovcamiikravamidosiahlikorelačnékoeficientynasledovnéhodnoty:r=0,60++,r=0,52++.VzťahpôdnehoNH4-NkvolatilizáciiamoniakunatrávnychporastochzrôznouintenzitoupaseniasledovalinapríkladZhangakol./8/azistilipozitívnyapreukaznýkorelačnývzťahkvlhkostiateplotepôdy.

Medzi priemernými hodnotami ukazovateľov v ktorých označení nie sú rovnaké symboly sú preukazné rozdiely.

Literatúra/1/Čunderlíková,Z.,Polák,M.,Ondrášek,Ľ.,Uhliarová,E.:Trvaloudržateľnáprodukcialúkpomocoustriedavého

košarovania.ZáverečnásprávaVÚTPHP,BanskáBystrica,2002.:45pp./2/Bussink,D.W.:Ammoniavolatilizationfromgrasslandreceivingnitrogenfertilizerandrotationallygrazedby

dairycattle.FertilizerResearch33:257-265,1992./3/Hanzes,Ľ,Krajčovič,V.:EnvironmenalRisksofGrassland-PastureManagement.Život.ProstrVol.42,No.3,

p.141–144,2008./4/Ondrášek,Ľ.,Martincová,J.,Čunderlík,J.:ProdukciaCO2pôdypodrôznevyužívanýmitrávnymiporastmi.In

Vlivabiotickýchabiotickýchstresorůnavlastnostirostlin2011,2011,9-10.3.2011,s.221-225./5/Ondrášek,Ľ.,Martincová,J.,Čunderlík,J.:Mineralizáciadusíkavpôdepodkošarovanýmtrávnymporastom.

pôdy.InVlivabiotickýchabiotickýchstresorůnavlastnostirostlin2013,2013,13-14.2.2013,s.288-292./6/Ryden,J.C.,Whitehead,D.C.,Lockyer,D.R.,Thompon,R.B.Skinner,J.H.,Garwood,F.A.:Ammoniaemission

fromgrasslandandlivestockproductionsystemsintheUKEnvironmentalPollution.Vol.48,Issue3,1987,p.173-184/7/Taghizadeh-Toosi,*,Gibbs,S.J.,Sherlock,R.R.,Kelliher,F-M.,and.Grover,S.P.P.:BiogeosciencesAmmonia

emissionsfromcattleurineanddungexcretedonpastureJ.Laubach1,A.Biogeosciences,10,327–338,2013./8/Zhang,Y.akol.:AmmoniaemissionsfromsoilundersheepgrazinginInnerMongoliangrasslandsofChina

JournalAridLand(2013)5(2):155−165./9/Webb,J:Estimatingpotentialforammoniaemissionsfromlivestockexcretaandmanures.EnvironmentalPo-

llution,2001,111,395-406.

Záver

Výsledkysvedčiao tom,žekošarovanievýznamnýmspôsobomovplyvňujeprocesymineralizáciedusíka,prítomnosťminerálnychforiemNvpôdeatiežprítomnosťemisiíNH3-Nvovzduší.Dynamikaobsahumi-nerálnychforiempotvrdilanamizískanédoterajšiepoznatkyzpredošléhovýskumuvpraktickýchterénnychpodmienkach/4,5/.AnalýzavýsledkovminerálnychforiemNukošarovanýchporastochaamoniakupreuká-zala,ženajvyššíobsahminerálnychforiemNaemisiíbolzaznamenanývrokukošarovania,čojedôsledokzvýšenéhoprísunučerstvéhozvieraciehotrusunakošarovanýchplochách.BolzistenýpozitívnykorelačnývzťahobsahuNH4-NacelkovéhominerálnehoNvpôdekemisiiplynnéhoamoniaku(r=0,60++;r=0,52++).

Rok Doba expozície NH3 (µg.m-3) NH3 (µg.m-3.1d-1)Vz1 Vz2 Vz1 Vz2

200614.7.06–11.8.06 20,69 34,37 0,74 0,7811.8.06–5.10.06 8,07 8,82 0,15 0,165.10.06–9.11.06 8,72 8,39 0,25 0,24

200724.4.06–15.6.07 6,88 7,73 0,13 0,1515.6.07–14.8.07 8,74 17,76 0,15 0,314.8.07–16.10.07 4,48 5,36 0,07 0,09

200824.4.08–18.6.08 3,06 - 0,06 -18.6.08–14.8.08 3,89 - 0,07 -14.8.08–10.10.08 1,4 - 0,02 -

200923.4.09–17.6.09 6,57 11,5 0,12 0,2117.6.08–14.8.09 5,04 11,56 0,09 0,214.8.09–20.11.09 2,86 5,78 0,03 0,06

Std. deviation 5,02 9,06 0,19 0,21

Tab. 2: Emisia plynného amoniaku v pasívnych vzorkovačoch (Vz1, Vz2) na pokusnej ploche v priebehu ve-getačných období počas trvania pokusu


Praha 3. až 5. září 2019 108

Charakteristika agrochemických vlastností pôdyhorských lúk stredného Slovenska

Characteristics of agrochemical propertiesof land mountains of Central Slovakia

Summary

ThepaperpresentspartialresultsofevaluationofsoilindicatorsofmountainmeadowsinthenorthernpartoftheVeľkáFatraintheĽubochnianskadolina.Re-searchiscarriedoutaspartoftheproject“Togetherfor preserving and restoring the biodiversity of theCarpathian mountain ecosystems”, solved during2019-2021.Theprojectwaslaunchedin2019andisaimed at restoringmountainmeadows throughpro-posedmanagementmeasures.Oneoftheaimsoftheproject is toconductfieldpedologicalandphytoso-ciologicalresearchwithanassessmentofthecurrentstateofgrasslandandaproposal fora suitablema-nagementmethod.In2019,soilsamplesweretakenat selected 12 sites in the cadastral territory ofĽu-bochňa. The results indicate lower phosphorus andpotassiumcontent,highmagnesiumcontentandgoodnitrogencontentinmountainmeadowcommunities.Key words: grassland; nutrient content; pedological conditions; biodiversity; monitoring

Súhrn

PríspevokprezentuječiastkovévýsledkyhodnoteniapôdnychukazovateľovhorskýchlúkvsevernejčastiúzemiaVeľkejFatryvčastiĽubochnianskejdoliny.Výskum je realizovanýv rámci projektu „Spoločnezazachovanieaobnovubiodiverzitykarpatskýchhor-skýchekosystémov“riešenýpočasrokov2019-2021.Projektsazačalriešiťvroku2019ajezameranýnaobnovu horských lúk prostredníctvom navrhnutýchmanažmentovýchopatrení.Jednýmzcieľovprojektuje uskutočniť terénny pedologický a fytocenologic-ký výskum s posúdením aktuálneho stavu trávnychporastovanávrhomvhodnéhospôsobumanažmentu.Vroku2019sauskutočnilodberpôdnychvzorieknavybraných12 lokalitáchvkatastrálnomúzemíobceĽubochňa.Výsledky poukazujú na nižší obsah fos-foruadraslíka,vysokýobsahhorčíkaadobrýobsahdusíkavpôdehorskýchlúčnychspoločenstiev.Kľúčové slová: trávny porast; obsah živín; pedolo-gické pomery; biodiverzita; monitoring

Janka Martincová, Vladimíra Vargová, Zuzana Kováčiková, Ľubica Jančová,Jozef Čunderlík, Štefan Pollák

Národné poľnohospodárske a potravinárske centrum - Výskumný ústav trávnych porastov a horského poľnohospodárstva, Mládežnícka 36, 974 21 Banská Bystrica, Slovensko, [email protected]

Úvod

VposlednýchrokochsavenujenaSlovenskuveľkápozornosťvyužívaniutravinnýchbiotopovaichochrane.SúvisítosmedzinárodnýmizáväzkamiSlovenskavochraneprírodyakočlenaEurópskejúnie.Jetovšakajdôsledokfaktu,žeajnaSlovenskusavýrazneprejavujeúbytokadegradáciadruhovobohatýchtrávnychpo-rastovcennýchzpohľaduochranybiodiverzity.Väčšinatravinnýchporastovsaudržiavavďakadlhodobémuextenzívnemuobhospodarovaniu.Nakoľkovposlednejdobesmečastosvedkamitoho,žemnohécennélúkysaprestávajúvyužívaťadochádzakstratebiodiverzityakzánikuvýznamnýchbiotopov,aktivityvedúcekzachovaniuanepoškodzovaniubiotopovsúveľmiopodstatnené.Vdôsledkuintenzifikáciečinaopakúplnejabsenciemanažmentuvýrazneustupujúajdruhovobohatéspoločenstvápodhorskýchahorskýchkosnýchlúk(Arhhenatherion,Polygono-Trisetion).Cieľomschválenéhoprojektujeobnova,zachovanieaochranabiodiverzityvcezhraničnomúzemíKarpát.VedúcimpartneromprojektusúLESYSR,š.p.vspoluprácispartnermiprojektu:UniwersytetRolniczyvKra-koweaNárodnépoľnohospodárskeapotravinárskecentrum.VtomtopríspevkusazameriavamenačiastkovéhodnoteniepôdnychvlastnostíhorskýchlúkvNárodnomparkuVeľkáFatraapriľahlejĽubochnianskejdoliny.

Materiál a metódy

Odberpôdnychvzoriekpreagrochemickéanalýzysarealizovalzačiatkomvegetačnejsezóny2019.Odbersauskutočnilv12lokalitách(Huty,škôlka1a,b,škôlka2a,b,Sihla,Chmelínec,Jubilejnýháj1,2,Zlatálúka,Rýglik,VyšnáJarabínska)naúzemíVeľkejFatry,vkatastrálnomúzemíobceĽubochňaapriľahlej26kmdlhejĽubochnianskejdoliny.ZáujmovéúzemiepatrízhľadiskafytogeografickéhočleneniadooblastiZápa-dokarpatskejflóry,obvoduVonkajšíchZápadnýchKarpátafytogeografickéhookresuVeľkáFatrapodľa/1/.Klimatickydochladnejoblasti.Priemernýúhrnzrážokčiní700až1600mm.Lokalitysodberomvzorieksúcharakteristickénadmorskouvýškouod507–834m.Vzorkyboliodobratév jarnomtermínesystémompriemernejvzorkyzvrstvy0–150mmpôdnehoprofilu.Vpôdnychvzorkáchvysušenýchpri laboratórnejteplotesapopreosiatícez2mmsledovalinasledovnéukazovatele:obsahCox(Tjurin),Nt(Kjeldahl),P,K,Mg(MelichIII)apH(nKCl).ZároveňsazaznamenaliGPSsúradnice(WGS84).Vdruhejetaperiešeniaprojektubuderealizovanýterénnybotanickýmonitoringzaúčelomzisteniasúčasnéhovýchodiskovéhostavuporastov.Následnebudúvypracovanénávrhyvhodnéhospôsobumanažmentunaobnovu130hahorskýchlúkvstrednejčastiSlovenska.Pouskutočnenímanažmentovýchopatreníbuderealizovanýopätovnýmonitoringaporovnaniesvýchodiskovýmstavom.


VeľkáFatrajerozsiahlymjadrovýmpohorímZápadnýchKarpát.Vyznačujesabohatýmapestrýmvegetač-nýmkrytom,biocenózamirôznehovekuavývojasmnohýmireliktnýmiaendemickýmidruhmi.NárodnýparkVeľkáFatrasarozprestieravseverozápadnejčastistrednéhoSlovenskavnadmorskejvýškeod422–1592m.NaseverejeohraničenýdolinouVáhu,navýchodesusedísNízkymiTatrami,najuhusoStarohorský-miaKremnickýmivrchmianazápadesTurčianskoukotlinou.Veľkévýškovérozpätieúzemiapodmieňujevýskytviacerýchklimatických,vegetačnýchipôdnychpásiem.

k. ú. lokalitapH-KCl Cox Nt C : N P K Mg

(pH) (g.kg-1) (mg.kg-1)

Lubochňa

Huty 5,0 32,6 4,0 8,2 2,1 94,9 624,5

škôlka 1a 5,3 26,9 3,2 8,5 6,1 82,5 470,6

škôlka 1b 6,1 44,3 5,3 8,3 1,6 98,9 839,5

škôlka 2a 5,2 20,0 2,5 7,9 3,7 65,1 375,7

škôlka 2b 5,7 43,1 4,7 9,1 1,5 114,4 687,2

Sihla 4,2 29,0 3,0 9,7 1,6 86,7 166,1

Chmelinec 3,7 36,2 4,9 7,4 1,1 106,7 223,6

Jubilejný háj 1 4,7 30,5 2,7 11,2 1,4 106,7 242,7

Jubilejný háj 2 4,3 13,4 1,7 7,8 4,9 90,8 238,2

Zlatá lúka 6,5 60,2 4,7 12,9 37,4 187,9 452,2

Ríglik 6,0 42,5 4,3 9,8 0,7 106,7 1147,1

Vyšná Jarabínska 5,9 64,1 7,1 9,0 1,3 102,8 1215,5

priemer 5,2 36,9 4,0 9,1 5,3 103,7 556,9

Tab. 1: Základné agrochemické vlastnosti pôd horských lúk v katastrálnom území Ľubochňa (0–150 mm)

VeľkáFatrajezaradenádoceloeurópskejsústavychránenýchúzemíNATURA2000akoúzemieeurópskehovýznamu(SKUEV0238)achránenévtáčieúzemie(SKCHVU033).Naúzemíjezastúpenáveľkáskupinaendemickýchdruhov.Zvýznamnýchdruhoveurópskehovýznamuakarpatskýchendemitovsatuvyskytujú:zvonovecľaliolistý(Adenophora liliifolia),zvončekhrubokoreňový(Campanula serrata),cyklaménfatran-


Praha 3. až 5. září 2019 110

Literatúra1/Futák,J,(ed).:FlóraSlovenskaI,VedaBratislava,604pp./2/Kliment,J.(ed.)etal.:PrírodaVeľkejFatry.Lišajníky,machorasty,cievnatérastliny.VydavateľstvoUniverzity

Komenského,Bratislava,2008,Bratislava.ISBN978-80-223-2410-6,/3/Novák,J.:Pasienky,lúkyatrávniky.Patria,2008,ISBN9788085674231./4/Ondrášek,Ľ.:Vývojekosystémovpoloprírodných,prisievanýchadočasnýchtrávnychporastovsozreteľomna

dekompozičnéprocesyvpôde.In.:Krajčovič(ed.).EkológiatrávnehoporastuVI.-2.zväzok.VÚTPHPB.Bystrica.s.193-203.

/5/Šály,R:SvahovinyapôdyZápadnýchKarpát.MorfogenetickýklasifikačnýsystémpôdSlovenska(2000)VÚPaOP:Bratislava.76s.ISBN80-85361-70-1.

ský(Cyclamen fatrense),črievičníkpapučkový(Cypripedium calceolus),klinčeklesklý(Dianthus nitidus),poniklec slovenský (Pulsatilla slavica), poniklec prostredný (Pulsatilla subslavica), soldanelka karpatská(Soldanella carpatica).Podľakatalógubiotopov súpredmetomochranynasledovnédruhybiotopov :Su-chomilnétravinnobylinnéakrovinovéporastynavápnitompodloží(6210),Kvetnatévysokohorskéahorsképsicovéporastynasilikátovomsubstráte(6230),Horskékosnélúky(6250),Nížinnéapodhorskékosnélúky(6510).PrvýzoznamcievnatýchrastlínúzemiaTurcaapriľahlejčastiVeľkejFatryzostavilzačiatkom90.ro-koch19.stor.učiteľabotanikJ.Wagner.KdoplneniuobidvochprehľadovvýznamneprispelaprváslovenskábotaničkaIzabelaTextorisová/2/.Rozboryagrochemickýchvlastnostípôdysúuvedenévtab.1.Pestrosťgeologickéhosubstrátu,vplyvreliéfuanadmorskejvýškysaodrážaajvpestrostipôdnehokrytu.NaúzemíVeľkejFatry,najväčšiurozlohuzabe-rajúrendzinynakarbonátovýchhorninách(až45%plochy),nanáplaváchtokovaluviálnepôdy-fluvizeme(modálna,glejová),miestamiajslatinnéorganozeme.Naslienitýchhornináchsavyskytujúajpararendziny/5/.Podľaprieskumupôdvlokalizovanejoblastimiestachodberuprevládajúfluvizememodálneakambizememodálne.Zhľadiskazrnitostnéhozloženiaideostredneťažképôdy(zdroj:nppc-vupop.sk).Výskumom12lokalítbolozistených,žesajednáprevažneopôdyskysloupôdnoureakciou(pH/KCl<5,5),sveľminízkymobsahomfosforuanižšímobsahomdraslíkaavysokýmažveľmiobsahomhorčíka.Pôdnareakciabolaextrémnekyslá(Chmelínec,Sihla,Jubilejnýháj2),silnekyslá(Huty,Jubilejnýháj1a2),kyslá(škôlka1a,2a),slabokyslá(Zlatálúka,Ríglik,VyšnáJarabínska,škôlka1b,2b).Podľa/3/väčšinetrávnychporastovsadarínapôdachmiernekyslýchažneutrálnychvrozpätíphod5do7,5.Obsahorganickéhouhlíkabolpomernevysoký(Cox>2%).Priemernýobsahoxidovateľnéhoorganickéhouhlíka(Cox)predstavoval36,9g.kg-1.Vysokéhodnotybolizaznamenanéajpricelkovomdusíku(Nt).ObsahNsapohybovalvrozmedzí1,7–7,1g.kg-1snajnižšouhodnotounalokaliteJubilejnýháj2anajvyššounalokaliteVyšnáJarabínska.PriaznivýobsahdusíkavpôdenaznačujúajnízkehodnotypomeruC:N,ktorésapohybujúvrozmedzí7,4–12.9:1.UžšípomerC:Nindikujelepšiuschopnosťpôdnejmikroflórymineralizo-vaťdusíkatýmväčšiemnožstvominerálnehodusíkasprístupnenéhoprerastliny.PripomereC:Nnad25:1vorganickejhmotedochádzakimobilizáciidusíkavpôde/4/.Obsahprístupnéhofosforubolveľminízkyod0,7–6,1mg.kg-1,čonezodpovedáhornejhraniciprenízkyobsah(do30mg.kg-1).JedinenalokaliteZlatálúkabolobsahPvyhovujúci(37,4mg.kg-1).VpriemerebolobsahPnižšíažnajednulokalituZlatálúka,kdebolobsahPvyhovujúci(37,4mg.kg-1).AjvprípadeKbolnajvyššíobsahnalokaliteZlatálúka(187,9mg.kg-1),čozodpovedáhodnotámpredobrýobsah(151–210mg.kg-1).Obsahhorčíkabolvysokýažveľmivysoký,vpriemere556,9mg.kg-1,čoje2krátvyššíobsahnežjehodnotapreveľmivysokýobsah(nad255mg.kg-1).

Záver

Zdosiahnutýchpriemernýchhodnôtagrochemickýchvlastnostípôdyhorskýchlúkvyplýva,ževovybranýchlokalitáchprevažujúpôdyzaloženénakyslomsubstráte,sprijateľnýmobsahomdusíka,nižšímobsahomfo-sforuadraslíkaaveľmivysokýmobsahomhorčíka.Výsledkybudúpodkladompremonitoringrastlinnýchspoločenstiev.

Poďakovanie

ProjektjespolufinancovanýEurópskouúniouzpro-striedkov Európskeho fondu regionálneho rozvojav rámci Programu cezhraničnej spolupráce Inte-rreg V-A Poľsko-Slovensko 2014–2020. Príspevokvznikol v rámci projektu „Spoločne za zachovanieaobnovubiodiverzitykarpatskýchhorskýchekosys-témov“.Výhradnúzodpovednosťzaobsahtejtopub-likácienesújejautorianedásastotožniťsoficiálnymstanoviskomEurópskejúnie.


Praha 3. až 5. září 2019 112

Vplyv kadmia na aktivitu β-1,3-glukanáz v koreňoch sóje

Effect of cadmium on the activity of β-1,3-glucanasesin soybean roots

Summary

PR proteins are an important component of plantdefenseagainstawiderangeofstressors.Inourex-periments, we studied the activity of β-1,3-gluca-nases invariousvarietiesofsoybean(Glycine max)stressedbycadmiumatconcentrationsof0,50and300mg.l-1Cd2+.Intherootsofselectedsoybeancul-tivars-Cardiff,Cordoba,Gallec,Kent,Mentor-weidentifiedfour total isoformsof theseenzymeswithmolecularweightsof~100,65,16and12kDa thatwere present under both stress and control conditi-ons. The activity of these isoforms was dependenton variety and cadmium concentration, but we didnot confirm any significant relationship betweentherateofsensitivityofthevarietiesandtheactivi-ty of individual isoforms.Basedonour results, theexpectedpotential ofβ-1,3-glucanases for the iden-tification of plant variety sensitivity or toxicity tes-tingofselectedstressorshasnotyetbeenconfirmed.Key words: PR-proteins; Glycine max L.; plant stre-ss; heavy metals

Súhrn

PR-bielkoviny predstavujú dôležitú zložku obranyrastlínvočiširokejškálestresorov.Vnašichexperi-mentochsmeštudovaliaktivituβ-1,3-glukanázvrôz-nychodrodáchsójefazuľovej(Glycine max)stresova-nýchkadmiomokoncentrácií0,50,a300mg.l-1Cd2+. Vkoreňochvybranýchodrôdsóje-Cardiff,Cordoba,Gallec,Kent,Mentor-smeidentifikovalištyricelko-véizoformytýchtoenzýmovsmolekulovýmihmot-nosťami ~100, 65, 16 a 12 kDa, ktoré boli prítom-né tak v podmienkach stresu, ako aj v kontrolnýchvzorkách.Aktivitatýchtoizoforiembolapodmienenáodrodousójeatiežkoncentrácioukadmia,nepotvrdilismevšakvýznamnúsúvislosťmedzimieroucitlivostidanýchodrôdaaktivitoujednotlivýchizoforiem.Nazákladenašichvýsledkov sa zatiaľnepotvrdil pred-pokladanýpotenciálβ-1,3-glukanázpreidentifikáciucitlivosti rastlinných odrôd alebo testovanie mierytoxicityvybranýchstresorov.Klíčová slova: PR-bielkoviny; Glycine max L.; stres rastlín; ťažké kovy

Patrik Mészáros, Marcel Roszival, Nikola Imlingová


Úvod

β-1,3-glukanázysúhydrolytickéenzýmy,ktorépatriadorodinyPR-2proteínovaboliidentifikovanévovi-acerýchrastlinnýchdruhoch/1,2/.Podieľajúsanaobrannýchprocesochrastlínvočipatogénomarôznymabiotickýmstresorom.Ichhlavnoufunkcioujekatalyzovaťhydrolytickéštiepenieväziebβ-1,3-glukánu,ktorýjevýznamnouzložkoubunkovejstenyrastlín,húbabaktérií.Súzapojenéajdofyziologickýchavývinovýchprocesovneinfikovanýchrastlínakonapr.mikrosporogenézy,embryogenézy,rozmnožovania,bunkovéhode-lenia,prestavbybunkovejsteny,dormanciepúčikov,klíčeniepeľu,klíčeniesemien, regulujúvylučovanie,priepustnosťplazmodezmy/1,2,3,4/.Ichcelkováaktivitavrastlináchzávisíodmnohýchfaktorov,vrátanegenotypu,vekurastlinyavývojovéhoštádia/5/.β-1,3-glukanázymôžubyťlokalizovanévovakuoláchalebomôžubyťvylučovanébunkamidoextracelulárnehopriestoru.Vmnohýchštúdiáchužboladokázanáúloharastlinnýchendo-ß-1,3-glukanázvprocesochobranyvočiťažkýmkovom,avšakstáleniejeznámaichpresnáfunkciapritomtotypestresu.

Materiál a metody

Korenetestovanýchodrôdsójefazuľovej(Glycine maxL.Cardiff,Cordoba,Gallec,Kent,Mentor)smevy-staviliúčinkom0,50,300mg.l-1Cd2+aplikovanéhovoformeroztokovCdCl2.2H2Opodobu48hodín.Ak-tivitu jednotlivých izoforiemcelkovýchβ-1,3-glukanáz smestanovilipoelektroforetickej separáciihrubé-hoproteínovéhoextraktuzkoreňovnadenaturovanýchpolyakrylamidovýchgélochpodľa/6,7/. Intenzitu

proteínovýchpásov(bandov)napolyakrylamidovomgélezodpovedajúcejmiereakumulácieβ-1,3-glukanázsmevyzualizovalivofotodokumentačnomprístrojiUVPBioDoc-ItSystem(Ultra-VioletProductsLtd,UK)avyhodnotilisoftvéromScionImage4.0.2.ZískanéúdajesmepodrobilištatistickýmanalýzamvyužitímprogramuMSExcel.ŠtatistickúvýznamnosťrozdielovpriporovnávanísúborovsmestanoviliStudentovýmt-testom.

Materiál a metódy

Nakoreňochklíčkov5odrôdsójesmetestovaliúčinkydvochkoncentráciíkadmia,ktorépredstavovalirôznumierutoxicity.Schopnosťsójeprijať,akumulovaťanáslednetolerovaťkadmiumsmeskúmali/8/na22odro-dáchpestovanýchvEurópe.Niektoréodrodyvýskumusazhodovalisodrodamisójetestovanýmivtejtoprá-ci.Výsledky/8/dokumentujú,žetolerančnýindex(%)odrodyCardiffvočiCdje86,10%,odrodyCordoba98,97%aodrodyKent97,35%,zčohovyplýva,žeCordobaaKentpatriaktolerantnejšímodrodámvočiúčinkukadmiaaodrodaCardiffjemenejtolerantná.Vkoreňochvybranýchodrôdsójesmedetekovalištyrifrakciesostabilnouglukanázovouaktivitousmolekulovýmihmotnosťami~100,65,16a12kDa.Tietoizo-formycelkovýchβ-1,3-glukanázboliprítomnévovšetkýchvzorkáchtestovanýchodrôd,vrátanekontrolných,zaznamenalismevšakkvantitatívnezmenyvichaktivite(obr.1).

Obr. 1: Detekované izofor-my celkových β-1,3-glukanáz v koreňoch klíčkov testovaných odrôd sóje po separácii na po-lyakrylamidových géloch

Aktivitaizoformyglukanázoveľkosti~100kDaprikoncentráciiCd50savšeobecnezvýšilavovšetkýchtestovanýchodrodách.PrivyššejkoncentráciiCd300smezaznamenalimiernejšínárastaktivityvporovnanísCd50,pričomuodrôdCardiffaMentorsmezaznamenalimiernypoklesaktivity.Štatistickyvýznamnú(P≤0,05)zmenusmevšakzaznamenaliibavodrodeGallec,keďsaaktivitaglukanázvýraznezvýšilao32%vprítomnostiCd50oprotikontrole(graf1a).Reakciaglukanázovejizoformysmolekulovouhmotnosťou~65kDanaaplikovanékoncentráciekadmiabolapestrejšia.Zaznamenalismepredovšetkýmjejzvýšenúaktivitupriobochkoncentráciáchkadmiavštyrochodrodách.JedinevodrodeMentordošlokredukciijejakumulácievporovnanískontrolouažo27%(priCd300,P≤0,05).Štatistickyvýznamnúzvýšenúaktivitu(P≤0,05,resp.P≤0,01)smezistilivnasledovnýchprípadoch:priCd50vodrodáchGallec(o40%)aKent(o124%);avreakciinaCd300vodrodáchCardiff(o52%),Gallec(o125%)aKent(o102%).Rozdie-lymedziodrodamisaprejaviliajvkontrastnýchakumuláciáchpriCd50resp.Cd300(graf1b).Izoformasmolekulovouhmotnosťou~16kDasavšeobecneakumulovalavplyvomkadmiauvšetkýchodrôd.Jedinúštatistickyvýznamnúaktivitu(P≤0,001)smevšakzaznamenaliibauodrodyGallecpôsobenímCd300,keďjejaktivitastúplao64%(graf1c).Aktivitanajmenšejizoformyoveľkosti~12kDanebolapreukazneovplyv-nenáanijednouztestovanýchkoncentráciikadmia.Zaznamenalismevšakmiernynárastakumulácietejtoizoformyvovšetkýchodrodáchpriobochkoncentráciáchkadmia(graf1d).Vdanomsúborevýsledkovsmetestovalisúvislostimedziparametramiako:citlivosťjednotlivýchodrôdsóje,aplikovanékoncentráciekadmia,aktivitadetekovanýchizoforiemβ-1,3-glukanáz.Našeanalýzyvšakneodha-lilištatistickyvýznamnúsúvislosťmedziuvedenýmiparametrami,ktorábybolavšeobecnecharakteristická.Akumulácia izoforiem takvnestresovanýchvzorkách,akoajvovzorkáchvystavenýchobom testovanýmkoncentráciámkadmiapoukazujenaichnepostrádateľnúúlohutakvovývinovýchčifyziologickýchproce-soch,akoajvobrannýchreakciáchkoreňovsójevočikadmiu.Jednotlivéizoformyβ-1,3-glukanázprejavili


Praha 3. až 5. září 2019 114predovšetkýmzvýšenúaktivituvprítomnostiCd50ajCd300aibavjednomjedinomprípadesmezazname-nalištatistickypreukaznepotlačenúaktivitupristresekadmiom.Enzýmyß-1,3-glukanázpatriakobrannýmmechanizmomrastlínvočipôsobeniurôznychstresorov.Ichak-tivitavrastlináchzávisíodmnohýchfaktorovvrátaneveku,genotypuavývojovéhoštádia./5/zaznamenalivodrodáchCardiff,Gallec,MoraviansaKentvýznamnézmenyvenzýmovejaktivitecelkovýchglukanázvplyvom50mg.l-1Cd2+,pričomvodrodáchCardiffaLaurentianabolaenzýmováaktivitazvýšená,naopakvodrodáchMoraviansaGallecznížená./9/opísaliindukciucelkovejaktivityglukanázvkoreňochsójeodrodeKoradapôsobením300mg.l-1Cd2+.Nadruhejstranebolapozorovanáinhibíciaaktivitypri100mg.l-1As3+. Naprotitomuvkoreňochkukuricenebolipozorovanéžiadnevýznamnézmeny.Vinýchštúdiách/10/deteko-valivsójiodrodeKorada5izoforiem(65,35,32,25a18kDa)prikoncentráciikadmia300mg.l-1.Priizofor-me65kDazaznamenalizvýšenieaktivity,čojevsúladesnašimivýsledkami./5/detekovalivsójiizoformy~140,100,70,50,40a25kDanonezaznamenaližiadnekvalitatívnezmenypripôsobení50mg.l-1kadmia.

Graf 1: Relatívne aktivity detekovaných frakcií celkových β-1,3-glukanáz v odrodách sóje vo vzorkách kontro-ly, resp. stresovaných 50 alebo 300 mg.l-1 Cd2+.Údaje zodpovedajú aritmetickému priemeru z 3 biologických opakovaní, chybové úsečky znázorňujú strednú chybu pri-emeru. Štatistická významný rozdiel hodnôt stresovaných vzoriek vzhľadom na príslušnú kontrolu v rámci danej odrody je vyjadrená pri hladinách: ***P ≤ 0,001, **P ≤ 0,01, *P ≤ 0,05.

Záver

Vtestovanýchodrodáchsójestresovanýchkadmiomsmeidentifikovalištyri izoformycelkovýchglukanáz~12,16,65a100kDa,ktorýchaktivitasavovšeobecnostiindukovalavplyvom50a300mg.l-1Cd2+.Mieraindukcievšaknebolavšeobecneapravidelnepodmienenácitlivosťouodrodyakoanikoncentrácioukadmia.Zvýsledkovprácevyplýva,žetestovanékoncentráciekadmiaspôsobujúlenkvantitatívnezmenyvaktiviteβ-1,3-glukanáz,atedanevyvolajúindukciunovejizoformyšpecifickejpreslabšíalebosilnejšístres,resp.precitlivejšiualebotolerantnejšiuodrodusóje.Aktivitajednotlivýchizoforiemglukanázjezrejmepodmienenáajichmultifunkčnýmcharakteromvrastlinnýchpletivách.

a b

c d

Literatúra/1/Balasubramanian,V.etal.:Plantβ-1,3-glucanases:theirbiologicalfunctionsandtransgenicexpresionagainst

phytopathogenicfungi.BiotechnologyLetters,34,2012:1983–1990./2/Dobnik,D.etal.:β-1,3-glucanaseclassIIIpromotesspreadofPVYNTNandimprovesinplantaproteinprodu-

ction.PlantBiotechnologyReports,7,2013:574-585./3/Piršelová,B.,MatušíkováI.:Proteínyrastlinnejpatogenézyvproceseobranyrastlínvočikovom.Aktuálníkapi-

tolyzfyziologierostlinazemědělskéhovýskumu2011.Praha:VURV.2011:256s./4/Cheong,Y.H.etal.:MolecularcloningofasoybeanclassIIIβ-1,3-glucanasegenethatisregulatedbothdeve-

lopmentallyandinresponsetopathogeninfection.PlantScience,154,2000:71-81./5/Bardáčová,M.etal.:Theactivityofcell-wallmodifyingβ-1,3-glucanaseinsoybeangrowninpresenceofheavy

metals.NovaBiotechnologicaChimica,15,2016:114-121./6/Pan,S.Q.etal.:Atechniquefordetectionofchitinase,beta-1,3-glucanase,andprotein-patternsafterasingle

separationusingpolyacrylamide-gelelectrophoresisorisoelectrofocusing.Phytopathology,81,1991:970-974./7/Laemmli,U.K.:CleavageofstructuralproteinsduringtheassemblyoftheheadofbacteriophageT4.Nature.

227,1970:680-685./8/Socha,P.etal.:Cdaccumulationpotencialasamarkerforheavymetaltoleranceinsoybean.IsraelJournalof

PlantSciences,62,2015:160-166./9/Piršelová,B.etal.:Studyonmetal-triggeredcallosedepositioninrootsofmaizeandsoybean.Biologia,67,

2012:698-705./10/Piršelová,B.etal.:Biochemicalandphysiologicalcomparisonofheavymetal-triggereddefenseresponsesin

themonocotmaizeanddicotsoybeanroots.MolecularBiologyReports,38,2011:3437-3446.

Poďakovanie

UvedenáprácavzniklazafinančnejpodporyprojektovVEGA1/0415/18aITMS26220220180.


Praha 3. až 5. září 2019 116

Ťažké kovy v balote čiernej, múrovníku lekárskom a čiernohlávku obyčajnom na lokalitách bývalých baní v Malých Karpatoch

Heavy metals in black horehound, pellitory of the wall d common selfheal on the locations of formerly mines in Malé Karpaty Mts.

Summary

IntensiveminingofantimonyandleadwasnearthevillagesPernekandPezinokintheMaléKarpatyMts.inthepast.Theseelementstogetherwitharsenicarenaturallyincreasedinthegeologicalbase.Westudiedthepresenceoftoxic(As,Cd,PbandSb)andessen-tial(CuandZn)metalsintheplantsattheselocalities.We observed increased concentrations of Pb inboth roots and above ground parts of plants in se-veral localities, as well as accumulation ofAs andPb in the leaves of Ballota nigra and Parietaria officinalis, which are used in traditional medici-ne. Based on our results, the collection of medici-nal plants at these sites is not recommended dueto the accumulation of toxicmetals in their leaves.

Key words: lheavy metals; old mines near Pezinok; accumulation; plants; translocation index

Súhrn

VMalýchKarpatochvokolíPernekuaPezinkupre-biehalavminulostiintenzívnaťažbaantimónuaolo-va,ktorésaspolusarzénomnachádzajúvozvýšenejmiere v geologickom podloží. V rámci nášho výs-kumusme študovaliprítomnosť toxických (As,Cd,PbaSb)ajesenciálnych(CuaZn)prvkovvrastli-nách zbieraných na týchto lokalitách.V zbieranýchdruhoch rastlín sme na viacerých lokalitách zazna-menali hlavne zvýšené koncentrácie Pb v koreňochajnadzemnýchčastiach,akoajakumuláciuAsaPbvlistochBallota nigraaParietaria officinalisvyu-žívanýchvtradičnejmedicíne.Nazákladenašichvý-sledkovsazberliečivýchrastlínnatýchtolokalitáchvdôsledkuakumulácietoxickýchkovovvichlistochneodporúča.Kľúčové slová: ťažké kovy; staré bane pri Pezinku; akumulácia; rastliny; translokačný index

Marianna Molnárová1, Jana Ružičková1, Blanka Lehotská2, Agáta Fargašová1

1Univerzita Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta, Katedra environmentálnej eko-lógie, Mlynská dolina, Ilkovičova 6, 842 15 Bratislava 4, Slovenská republika, [email protected], [email protected], [email protected] Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta, Katedra krajinnej ekológie, Mlynská dolina, Ilkovičova 6, 842 15 Bratislava 4, SR, [email protected]

Úvod

Výskum nadväzuje na naše predchádzajúce výsled-ky/1/.LokalityvokolíPezinkuaPernekavMalýchKarpatochsúznámeprirodzenezvýšenýmikoncent-ráciamiAs,Cd,SbaPbvgeologickompodloží,pôdeaj sedimentoch /2/.Nachádzajúsa tuviaceréužza-tvorenébanskédielaakonapr.KolárskyVrchsoštôl-ňouSirková,kdesaeštedopolovice20.st.intenzívneťažilantimón/3-5/.Banskédielapredstavujúprebiotunatýchtolokali-táchznačnéenvironmentálneriziko.Významnézne-čistenieAsaSbsapotvrdilonapr.niekoľkokilomet-rovpozdĺžpotokaBlatina,ktorýtečievokolíPezinka/6,7/. Obr. 1: Mapa odberových miest v Malých KarpatochTRNh - horný tok Trnianskeho potoka v Kučišdorfskej doline blízko Pezinka; STOh - horný tok Stoličného potoka pri Modre Harmónii; STOd - dolný tok Stoličného potoka pri Blatnom; GIDh - horný tok Gidry pri Píle; GIDd - dolný tok Gidry pri Cíferi; MALh - horný tok Maliny pri Kuchyni; ROHh - horný tok Rohožníckeho potoku pod kameňolomom Vajarská

Vrámcinášhovýskumusmeštudovali5lokalítpriamovpohoríMalýchKarpátnahornýchtokochTrnian-skeho,Stoličného,Rohožníckehopotoka,MalinyaGidry;a2lokalitynadolnýchtokochStoličnéhopotokaaGidry(obr.1).KeďževblízkostiprameňaStoličnéhopotokajenepomenovanáštôlňač.8sbývalouťažbouAsaSb,resp.nepomenovanáštôlňač.3priRohožníckompotokusťažbouPb/7/,predpokladámenatýchtolokalitáchvrastlináchvyššiuakumuláciutýchtoprvkov.NavyšetýždeňpredodbermizasiahlaoblasťtokuGidrypovodeň(7.6.2011),azvýšenévodnéhladinybolizaznamenanéajvPezinkunaBlatine/8/,čomohlozvýšiťtransportprvkovzgeologickéhopodložiadonižšíchoblastísledovanýchmiest.

Materiál a metódy

SledovanélokalitysanachádzajúakonavýchodnejtakajnazápadnejstraneMalýchKarpátvblízkostipoto-kovTrniansky,StoličnýaGidra,akoajRohožníckyaMalina(obr.1).TrnianskypotoksaneskôrvlievazaobcouVinosadydoStoličnéhopotoka.Vpolovicijúna2011smeštudo-valibalotučiernu(Ballota nigra L.),múrovníkalekárskeho(Parietaria officinalis L.)ačiernohlávkaobyčaj-ného(Prunella vulgarisL.).Pozberebolirastlinyprenesenévchladedolaboratória,umytévovodovodnejadestilovanejvode,apooddeleníkoreňovalistovusušenépri55˚C.Minimálne11mgsušinysanechalomi-neralizovaťceznocv5mlkoncentrovanejHNO3:H2O2(4:1)prilaboratórnejteplote.Naďalšídeňsavzorkamineralizovalapri180˚C1hodvautoklávochZA-1(ČR)/7/.Poochladenísazmesdoplnilana25mldesti-lovanouvodouaobsahkovovsaelektrochemickystanovilnaprístrojiEcaFlow150GLP(Istran,SR).MetódajeporovnateľnásmetódouAAS/9/.Translokáciakovovzkoreňovdovýhonkov(translokačnýindexTi)savypočítalaako/10/:Ti=(koncentráciakovuvliste)/(koncentráciakovuvkoreni).


KýmprítomnosťSbsanepotvrdilanažiadnejlokaliteanivjednejzozbieranýchrastlín(obr.2až4),zvýšenékoncentrácieAssapotvrdilivB. nigraaP. officinalisodoberanýchnaviacerýchlokalitách.NahornomtokuTrnianskehopotokasapotvrdilaprítomnosťCdakovkorenitakajvlistochP. vulgaris(obr.4).KeďžetentoprvoksavB. nigra akumulovalnaviacerýchlokalitáchlenvkoreni,jehotranslokačnýindexsanedalvypo-čítať(tab.1).

Obr. 2: Koncentrácia sledovaných kovov v koreňoch (kor.) a listoch (list) Ballota nigra na sledovaných lo-kalitách (n = 3)

Obr. 3: Koncentrácia sledovaných kovov v koreňoch (kor.) a listoch (list) Parietaria officinalis na sledova-ných lokalitách (n = 3)

TRNh - horný tok Trnianskeho potoka; STOh - horný tok Stoličného potoka; STOd - dolný tok Stoličného potoka; GIDh - horný tok Gidry; GIDd - dolný tok Gidry; MALh - horný tok Maliny; ROHh - horný tok Rohožníckeho potoku

Vtab.1 sú tučnýmpísmomzvýraznenéhodnotyvyššieako1,ktoré indikujúzvýšenú translokáciuprvkuzkoreňadovýhonku.VýraznevyššiaakumuláciaPbsapotvrdilavP.officinaliszbieranejpriRohožníckompotoku,čosadalopredpokladaťvdôsledkujehobývalejťažbyvtejtooblasti/7/.KeďžesavňaťB. nigraa


Praha 3. až 5. září 2019 118

Záver

KeďžeB.nigraaP.vulgarissavyužívajúakoliečivébylinyvtradičnejmedicínevEurópeajÁzii,jepotrebnéprivýberelokalítichzberuvenovaťznačnúpozornosťzpohľaduúrovnekontaminácieodberovýchlokalíttoxickýmikovmi.NazákladenašichvýsledkovzbertýchtoliečivýchrastlínvdôsledkuzvýšenejakumulácieAsaPbvichlistochajkoreňochznamihodnotenýchlokalítneodporúčame.

Literatúra/1/Molnárová,M.,Ružičková,J.,Lehotská,B.,Filová,A.,Fargašová,A.:Ťažkékovyvpŕhľavedvojdomej(Ur-

tica dioica)anetýkavkemalokvetej(Impatiens parviflora)zlokalítvMalýchKarpatochzaťaženýchstaroubanskoučinnosťou.Vlivabiotickýchabiotickýchstresorůnavlastnostirostlin2018:Sborníkrecenzovanýchvědeckýchprací.Praha:ČeskázemědelskáuniverzitavPraze,2018,s.31–35.Dostupnéna:http://ife.sk/wp-content/uploads/2016/10/Zborn%C3%ADk-2018-.pdf.

/2/Veselský,J.,Forgáč,J.,Mejeed,S.Y.:KontamináciapôdyaaktívnychriečnychsedimentovMalýchKarpát(ob-lastPezinok–Pernek).MineraliaSlovaca,28,1996:209–218.

/3/Cambel,B.:HydrotermálneložiskávMalýchKarpatoch,mineralógiaageochémiarúd.ActaGeologicaetGeo-graphicaUniversitatisComenianae:Geologica,3,1959:1–348.

/4/Fľaková,R.,Ženišová,Z.,Sracek,O.,Krčmár,O.,Ondrejková,I.,Chovan,M.,Lalinská-Voleková,B.,Fen-deková,M:ThebehaviorofarsenicandantimonyatPezinokminingsite,southwesternpartoftheSlovakRepublic.EnvironmentalEarthSciences,66,2012:1043–1057.

/5/Majzlan,J.,Lalinská,B.,Chovan,M.,Jurkovič,Ľ.,Milovská,S.,Göttlicher,J.:Theformation,structure,andageingofAs-richhydrousferricoxideattheabandonedSbdepositPezinok(Slovakia).GeochimicaetCosmochimicaActa,71,2007:4206–4220.

/6/Bowen,H.J.M.:EnvironmentalChemistryoftheElements.AcademicPress:London,UK,1979,348s./7/Molnárová,M.,Ružičková,J.,Lehotská,B.,Takáčová,A.,Fargašová,A.:DeterminingAs,Cd,Cu,Pb,Sb,and

ZninleavesoftreescollectednearmininglocationsofMaléKarpatyMts.intheSlovakRepublic.PolishJournalofEnvironmentalStudies,27(5),2018:2179–2191.

P.vulgarispoužívavtradičnomliečiteľstve/11,12/,na základe uvádzaných výsledkov neodporúčamevdôsledkuzvýšenéhoobsahuPbvichnadzemnýchčastiachichzbervoblastihornéhotokupotokaMali-na,akoajdolnéhotokuStoličnéhopotoka.

Druh Ballota nigra Parietaria officinalis Prunella vul-garis

lokalita MALh GIDh GIDd TRNh STOh STOd MALh ROHh GIDd STOh STOd TRNh STOdTi (As) - - 0,64 - 0,55 - - - - - - - -Ti (Pb) 1,66 0,39 1,14 1,01 0,30 0,93 1,16 4,53 2,18 0,44 1,24 1,19 2,81Ti (Cd) - - - - - - 0,30 - - 0,14 - 1,60 -Ti (Cu) 0,93 0,64 1,14 1,02 2,44 1,02 0,39 1,90 1,09 1,07 0,57 1,40 1,26Ti (Zn) 0,70 0,19 0,70 0,41 0,69 1,77 0,53 2,87 1,61 0,84 0,56 1,18 1,12

Tab. 1: Translokačné indexy (Ti) pre sledované kovy v rastlinách na zvolených lokalitách

Obr. 4: Koncentrácia sledovaných kovov v koreňoch (kor.) a listoch (list) Prunella vulgaris na sledovaných lokalitách (n = 3)

/8/Anonymus:PovodeňnatokuGidra.StavebnáfakultaSTUvBratislave,Katedravodnéhohospodárstvakrajiny.Dostupnéna:http://www.kvhk.sk/sk/fotogaleria/povoden-na-toku-gidra,cit.23.5.2019.

/9/Beinrohr,E.:Prietokovéelektroanalytickémetódyvpraxi.2THETA:ČeskýTěšín,ČR,2013,112s./10/Chandra,R.,Azeez,P.A.:Bioaccumulationofmetals indifferentpartsofweedspeciesatproposedbauxite

mines.AdvancedMaterialsResearch,71-73,2009:609–612./11/EsmailAl-Snafi,A.:ThepharmacologicalimportanceofBallota nigra –Areview.IndianJournalofPharma-

ceuticalScience&Research,5(4),2015:249–256./12/Collins,N.H.,Lessey,E.C.,DuSell,C.D.,McDonnell,D.P.,Fowler,L.,Palomino,W.A.,Illera,M.J.,Yu,X.,

Mo,B.,Houwing,A.M.,Lessey,B.A.:CharacterizationofantiestrogenicactivityoftheChineseHerb,Prunella vulga-ris,usinginvitroandinvivo(mousexenograft)models.BiologyofReproduction,80,2009:375–383.

PoďakovanieVýskumbolpodporenýgrantomMŠVVaŠSRVEGA1/0332/18.


Praha 3. až 5. září 2019 120

Charakteristiky prieduchov listov rôznych odrôdVitis vinifera pestovaných na juhozápadnom Slovensku

Characteristics of stomata in the leaves of different Vi-tis vinifera varieties growing on south-western Slovakia

Summary

In this study, the selected characteristic of stomatawas determined on Vitis vinifera L. (Vitaceae) onarable land in the south-western Slovakia. Stoma-taldensityof leavesper1mm2wasdeterminedbymicrorelief method in randomly selected leaves ofeachninevarietiesinvegetationseason2018.Leaveswerehypostomatic.Thenumberofstomata(density)per1mm2ofareavariedfrom131±12.39to221±24.22, stomatal length ranged from29.6±1.58μmto35.6±2.50μm,andstomatalwidthrangedfrom21.1±3.38μmto25.7±2.50μmintheninevarie-ties(Dunaj,Nitria,Rizlingrýnsky,Rulandskébiele,Rulandskémodré,Rulandské šedé,Sauvignon,Tra-mín červený andVeltínske zelené),with a negativerelationship between stomatal density and stomatalsize(r=0.26,p˂0.05).Betweenthelengthandwid-thofthestomata(r=0.63,p˂0.05)wereobservedsignificant correlations. Stomatal index was 8.5%.Key words: eco-physiological characteristic; mor-phometric characteristics; stomata; Vitis vinifera

Súhrn

Vprácismesledovalivybranécharakteristikypriedu-chovVitisviniferaL. (viničhroznorodý) (Vitaceae)pestovanej v poľných podmienkach juhozápadnéhoSlovenska. Počet prieduchov listov na 1mm2 smedeterminovalimikroreliefovoumetódounanáhodnevybraných listoch deviatich odrôd vo vegetačnomobdobívroku2018.Listysúhypostomatické.Početprieduchov (hustota) na 1mm2varíroval od 131±12,39do221±24,22,dĺžkaod29,6±1,58μmdo35,6±2,50μmašírkaod21,1±3,38μmdo25,7±2,50 μm vo všetkých deviatich odrodách (Dunaj,Nitria, Rizling rýnsky, Rulandské biele, Rulandskémodré,Rulandskéšedé,Sauvignon,Tramínčervenýa Veltínske zelené), s negatívnym vzťahom medzihustotouaveľkosťouprieduchov(r=0,26;p˂0,05).Výraznékorelačnézávislosti smezistilimedzidĺž-kouprieduchovaichšírkou(r=0,63;p˂0,05).Sto-matálnyindexnadobudolhodnotu8,5%.Kľúčové slová: ekofyziologické charakteristiky; mor-fometrické charakteristiky; prieduchy; Vitis vinifera

Žaneta Pauková

Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, Fakulta európskych štúdií a regionálneho rozvoja, Katedra ekológie, Mariánska 10, 949 01 Nitra, +421 37 641 5620,[email protected]

Úvod

Pestovanímviničahroznorodého(VitisviniferaL.)avýrobouvínasananašomúzemízaoberáužviacge-nerácií.Nazvyšovanieúrovnevinohradníctvasúpotrebnéokrempraktickýchskúsenostiajhlbšieteoretickéznalostizbiológie,ekológieaekofyziológieviniča,abybolojehopestovanieúspešneajvzmenenýchklima-tickýchpodmienkach21.storočia.Zajednuzvýznamnýchšpecifickýchvlastnostípovažujemestomatárnyaparát,jehostavbu,hustotuafunkciu.Tietovlastnostikorešpondujúsenvironmentálnymifaktormipôsobia-cimipočasrastulistov,najvýznamnejšiesúdostupnosťvody,hustotaožiarenia,teplota,koncentráciaCO2/7,8,13/.MnohopublikáciípoukázalonarozdielymedzidruhmiroduVitis,avšakmáloinformáciíjemedzijednotlivý-miodrodami.CieľomtejtoštúdiebolorozšíriťinformácieovzťahumedzihustotouaveľkosťouprieduchovpokožkylistovrôznychodrôddruhuVitisviniferapestovanéhonapoľnohospodárskejpôdejuhozápadnéhoSlovenska.

Materiál a metódy

VýskumsmeuskutočnilivovinohradevobciRadošinavjuhozápadnejčastiokresuTopoľčanyvNitrianskomsamosprávnomkraji.Podľazrnitostipatrípôdakstredneťažkýmažťažkýmpôdam.Expozícia lokality jejužná,východnáazápadná,miernysvah(3°až7°).Pôdysúhlboké(60cmaviac)slaboskeletovité,vpod-

povrchovomhorizonte10–25%.Záujmováoblasťpatrídoteplého,veľmisuchého,nížinnéhoklimatickéhoregiónu.Najstaršíporastvinohradubolzaloženývroku2001anajmladšívroku2016/3/.VitisviniferaL.(Vitaceae)patrízmorfologickéhohľadiskamedzidreviny,lianyprichytávajúcesasúponkami.Hlavnástonkakončíakoúponkaaďalšírastpreberábočnástonka,vyrastajúcavpazuchelistu(sympódium).Striedavélistysúdlaňovitodelenéalebodlaňovitozložené;4–5početnékvetysúpravidelné,obojpohlavnéalebojednopohlavné,zoskupenédometlín.Plodomjebobuľa,so4semenami.Sútoentomofilnérastliny/2/.HustotuprieduchovnalistochV.viniferasmestanovovalinedeštrukčnoumetódouvtrochnáhodnevybra-nýchrastlináchzkaždejzdeviatichodrôd:Dunaj,Nitria,Rizlingrýnsky,Rulandskébiele,Rulandskémodré,Rulandskéšedé,Sauvignon,TramínčervenýaVeltínskezelené.Analýzusmeurobilivždynadospelomlisteorientovanomnazápadvovýške1,3modpovrchupôdypomocoumikroreliéfovejmetódy/1,9,10,12/.Odtlačkypovrchulistovsmeprenieslinapodložnésklíčkoapreparátysmepripravilinaďalšiepozorovanie.Mikroreliéfysmeodoberalivstrednejčastilistu(mimohlavnéhonervu)orientovanéhonazápadzabaxiálnej(spodnej)stranyvovegetačnomobdobívroku2018.PreparátysmehodnotilipomocouoptickéhomikroskopuAxiostarplus,CarlZeiss,objektívomCP-Achromat40×/0,65,okulárPI10×/18,softvéromCanonUtilitiesZoomBrowserEx4.6ahardwareAcerTravelMate4600,CanonPowerShotA95.Spracovalisme72vzo-riek.SledovaniepreparátovsmerealizovalivlaboratóriuAplikovanejekológievýskumnéhocentraAgrobio-techSlovenskejpoľnohospodárskejuniverzityvNitrevmesiacochjanuárafebruár2019.Hustotuprieduchovsmevyhodnotilinaploche1mm2 zovzťahu:

F=z/a2štruktúr,kdeF-hustotaprieduchov,z-početštruktúr,a2-plochaštvorca(1mm2).

Stomatálnyindex(SI)smevypočítalinasledovne:SI=(S/S+E)*100%,kde

S-početprieduchov,E–početbuniekepidermis/6,11/.


Hustotaprieduchovdospelýchhypostomatických listovvšetkýchhodnotenýchodrôdviničahroznorodéhoodobranýchzpoľnýchpodmienokvarírovalaod131±12,39do221±4,22,pričomuväčšinyodrôdsapohy-bovalivrozmedzíod175–207na1mm2(graf1).Stomatálnyindexbol8,5%.Kolektívautorov/5/podobneuvádzapočetprieduchovV.viniferaod152–229na1mm2sostomatálnymindexompohybujúcimsavroz-medzíod6–9%.Zhodnoteniapočtuprieduchovaichmorfometrickýchznakovvyplynulo,ženajväčšiupriemernúdĺžkuašír-ku prieduchovV. viniferamali listy odrodyVeltínske zelené a naopak najnižšiu odroda Rulandské biele(tab.1,obr.1).Priskúmaní12.odrôdV.vinifera/4/zistilivrokoch2008a2009väčšiupriemernúdĺžku(41,74µm)ašírku(26,48µm)prieduchov,pričomautorikonštatujú,ženezaznamenalištatistickypreukázanerozdielymedzihustotouaveľkosťouprieduchov.

Odrodaprieduchy

dĺžka (µm) šírka p (µm)Dunaj 34,5±2,12 24,6±2,91Nitria 32,5±2,55 20,6±1,87Rizling rýnsky 31,4±2,84 21,4±2,80Rulandské biele 29,6±1,58 21,1±3,38Rulandské modré 30,7±1,89 21,6±2,37Rulandské šedé 32,7±2,75 22,6±2,59Sauvignon 30,8±2,78 22,5±1,27Tramín červený 32,0±3,74 22,8±2,10Veltlínske zelené 35,6±2,50 25,7±2,50

Tab. 1: Morfometrické charakteristiky odrôd Vitis vinifera

Graf 1: Priemerná hustota prieduchov listov odrôd Vitis vinifera


Praha 3. až 5. září 2019 122

Obr 1: Prieduchy listov Vitis vinifera odrody Vetlínske zelené (vpravo) a Rulandské biele (vľavo) na 1 mm2

Tietoúdajekorešpondujúsnašimivýsledkami,pretožesmenezistilištatistickypreukázanýrozdielpripočteprieduchovlistovV.viniferaaichveľkosťou(r=0,26,p˂0,05)(graf2).MedzidĺžkouašírkouprieduchovV.viniferasmevšakzistilivýraznúkorelačnúzávislosť(r=0,63,p˂0,05)(graf3).

Graf 2: Biometrické hodnotenie vzťahov medzi hus-totou (na 1 mm2) a veľkosťou prieduchov (μm) odrôd Vitis vinifera

Graf 3: Biometrické hodnotenie vzťahov medzi dĺžkou a šírkou prieduchov (μm) odrôd Vitis vinifera

Literatúra1/Habrová,V.:Mikroskopickátechnika.Praha,Státnípedagogickénakladatelství,1990:76-78./2/Baranec,T.,Poláčiková,M.,Košťál,L.:Systematickábotanika.3.vyd.,Nitra,SPU,2009:111./3/Bírová,S.:Informácieozaloženíporastuapôdnejcharakteristike.Elektronickáspráva.2019./4/Boso,S.,Gago,P.,Alonso-Villaverde,V.,Santiago,J.L.,Martinez,M.C.:Densityandsizeofstomatainthelea-

vesofdifferenthybrids(Vitissp.)andVitisviniferavarieties.Vitis,55,2016:17-22./5/González,C.V.,Jofré,M.F.,Vila,H.F.,Stoffel,M.,Bottini,R.,Giordano,C.V.:MorphologyandHydraulic

ArchitectureofVitis viniferaL.cv.SyrahandTorronte´sRiojanoPlantsAreUnaffectedbyVariationsinRedtoFar-RedRatio.Plosone,11,2016.

/6/Mallick,M.,Awasthi,O.P.,Paul,V.,Verma,M.K.,Jha,G.:Effectofphysicalandchemicalmutagensonleafsc-lerophyllyandstomatalcharacteristicsofKinnowmandarinmutants.IndianJournalofHorticulture,73,2016:291-293.

Poďakovanie

TátoprácabolapodporovanáAgentúrouVEGAMŠSRpodregistračnýmčíslomprojektu1/0767/17aprojek-tomAgroBioTechITMS26220220180.

/7/Manuel,J.,Reigosa,R.:HandbookofPlantEcophysiologyTechniques,KluwerAcademicPublishers,Dordrecht,Boston,London,2001.

/8/Martin,E.S.,Donkin,M.E,Stevens,R.A.:Stomata.London,UK,EdwardArnoldPublishersLimited,1983./9/Pauková,Ž.,Jureková,Z.:CharakteristikyprieduchovvpokožkelistovMiscanthus sinensis pestovanéhoven-

vironmentálnychpodmienkachjuhozápadnéhoSlovenska.Vlivabiotickýchabiotickýchstresorůnavlastnostirostlin2014,Praha,ČZU,2014:186-189.

/10/Pauková,Ž.,Jureková,Z.:Diverzitaprieduchovdvochtaxónovtrvácichbioenergetickýchtráv.Vlivabiotic-kýchabiotickýchstresorůnavlastnostirostlin2018,Praha,ČZU,2018:173-177.

/11/Paul,V.,Sharma,L.,Pandey,R.,Meena,R.C.:Measurementofstomataldensityandstomatalindexonleaf/plantsurfaces.ManualofICAR,2017.

/12/Pazourek,J.:Studiumlistovéepidermismikroreliefovoumetodou.Preslia,35,1963:210-216./13/Woodward,F.I.,Kelly,C.K.:TheinfluenceofCO2concentrationonstomataldensity.NewPhytol.1995:311-

327.


Praha 3. až 5. září 2019 124

Hodnotenie hormetického účinku arzénu na rast a obsah foto-syntetických pigmentov kukurice siatej (Zea mays cv. Mv NK 333)

Assesment of hormetic effect of arsenic on growth of maize (Zea mays cv. Mv NK 333)

Summary

Inourexperimentsweevaluatedtheeffectoflowdo-sesofarsenicAs(III)(1,2,3and5mg/kgsoil)onthegrowthandphotosyntheticefficiencyofmaizeleaves(Zea mays cv.MvNK333).After10daysofgrowthincontaminatedsoil,weobservedanincreaseinshootlengthof12%,23%,28and30%,at3and5mg/kgof soil, freshshootweight increased (by10–26%),aswellasdrymattercontentofshoots(by11–24%).Thecontentofphotosyntheticpigmentsintheleavesincreaseddue to the increasing concentrationof ar-senic, the changeswere not statistically significant.Wealsodidnotnoticechangesinthechlorophylla/chlorophyllbratio.Toclarifythemechanismsofhor-mesis requires additional experimental approaches.Key words: maize; arsenic; stimulation, growth

Souhrn

V rámci našich experimentov sme hodnotili vplyvnízkychdávokarzénuAs(III)(1,2,3a5mg/kgpôdy)narastafotosyntetickúúčinnosťlistovkukurice(Zea mays cv.MvNK333).Po10dňochrastuvkontami-novanejpôdesmezaznamenalinárastdĺžkyvýhon-kovo12%,23%,28a30%,pridávkach3a5mg/kgpôdy sa zvýšila čerstváhmotnosťvýhonkov (o10–26%)ajobsahsušiny(o11–24%).Obsahfotosynte-tickýchpigmentovvlistochsavplyvomnarastajúcejkoncentráciearzénuzvýšil,danézmenynebolištati-stickyvýznamné.Taktiežsmenezaznamenalizmenyvpomerechlorofyla/chlorofylb.Objasneniemecha-nizmovfenoménuhormézysivyžadujeďalšieexpe-rimentálneprístupy.Klíčová slova: kukurica; arzén; stimulácia, rast

Beáta Piršelová, Libuša Lengyelová, Ľudmila Galuščáková


Úvod

Arzén(As)jetoxickýprvok,ktorýsavyskytujeprirodzene,nomôžesaajakumulovaťvživotnomprostredívdôsledkuľudskéhopôsobenia/1/.Ideohrozbupremiliónyobyvateľovzhľadiskazdraviaapotravinovejbezpečnosti/2/.Bežnékoncentráciearzénuvpôdesapohybujúmedzi1–50mg.kg-1/3/,spriemernouhodnotoupresvetovépôdy4,4mg.kg-1upodzolova9,3mg.kg-1preorganozemeastrednouhodnotou7,2mg.kg-1prepôdySloven-skejrepubliky.Privyššíchkoncentráciáchjearzénpreväčšinurastlíntoxický.Prvésymptómytoxicityarzénunarastlinysaprejavujúužpriklíčení,primladýchrastlináchvädnutím,chlorózami,nekrózami,odumieranímlistov,obmedzenímrastuazníženímvýnosovplodín,pričomnarušeniemechanizmupríjmuatranslokácieživínsapovažujezahlavnýdôvodzníženiavitalityrastlín/4/.JednýmzmnohýchzaujímavýchparadoxovsúvisiacichstoxicitouAsje,žerastrastlínjestimulovanýprinízkychkoncentráciáchAs/5–8/.Mechanizmushormetickéhoúčinkuarzénunarastlinyvšakdoterazniejecelkomobjasnený.Cieľomnašichexperimentovbolooveriťhormetickýúčinokarzénunarastaobsahfotosyntetickýchpigmen-tovkukuricesiatej(Zea mays cv.MvNK333).

Materiál a metódy

Experimentbolkoncipovanýakonádobový.Plastovénádobybolinaplnenézáhradníckymsubstrátom(pH4,5–6,5,max.vlhkosť70%),doktoréhobolozasiatych20semienkukuricesiatej(Zea mays cv.MvNK333).NáslednebolidopôdnehosubstrátuaplikovanédávkyarzénuAs(III):1,2,3a5mg/kgpôdy.Roztokarzénusmepripravili z certifikovaného referenčnéhomateriálu pre arzén.Rastliny smenásledne zalievalimnož-

stvomvodyzodpovedajúcejmaximálnejsorpčnejkapacitepôdy.Kontrolnévariantysmezalievalidestilova-nouvodou.Experimentbolzaloženývrastovejkomoreskonštantnýmipodmienkami(teplota20°C,vlhkosťvzduchu60–70%,svetelnýrežim12hsvetlo/12htma,intenzitaožiarenia400μmol/m2s).Po10dňochrastuvkontaminovanejpôdebolistanovenérastovéparametreaobsahfotosyntetickýchpigmentov.Pokusbolza-loženývtrochopakovaniach.Stanovenie rastových parametrovDĺžkavýhonkovbolameranápravítkom.Po stanovení čerstvej hmotnosti koreňovpomocouanalytickýchváhbolivýhonkyvysušenévinkubátore48hodínpri60°Cdokonštantnejhmotnostianásledneodváženénaanalytickýchváhach.Stanovenie obsahu fotosyntetických pigmentovObsahfotosyntetickýchpigmentov(chlorofyla-Chla,chlorofylb–Chlbakarotenoidy)bolstanovenýspek-trofotometrickyv plne vyvinutomasimilačnom liste kukurice /9/.Následne bol určený pomerChla/Chlb.Pigmentybolistanovenév5opakovaniachvkaždomvarianteexperimentu.Štatistické spracovanie údajovÚdajepresledovanéparametrebolištatistickyspracovanépomocouprogramuMicrosoftExcel2010.Rozdie-lymedzisúbormidátsmestanoviliStudentovýmt-testomprihladinep<0,05.


Po10dňochrastusmezaznamenalistimulačnýúčinokarzénu,snarastajúcoukoncentráciouAssazväčšiladĺžkavýhonkuo12%,23%,28a30%(obr.1),zvýšilasačerstváhmotnosť(o10–26%)ajobsahsušiny(o11–24%)výhonkov(graf1).Stimuláciurastusmeprisledovanýchdávkacharzénuzaznamenaliajuodro-dyChapalu/10/.

Graf 1: Vplyv rôznych dávok arzénu v mg/kg pôdy na dĺžku (a), čerstvú hmotnosť (b) a obsah sušiny (c) výhonkov.Údaje zodpovedajú aritmetickému priemeru ± SDEV.* štatisticky významné rozdiely pri hladine p < 0,05.

Obsahfotosyntetickýchpigmentovvlistochsavplyvomnarastajúcejkoncentráciearzénuzvýšil,danézmenynebolištatistickyvýznamné(tab.1).NezaznamenalismeanizmenyvpomereChla/Chlb(tab.1).Stimulačnýúčinokarzénu(12,5a25mg/kg-1pôdy)narastkukuriceanutričnúkvalituzrnazaznamenaliajiníautori/11/.Nízkedávkyarzénu(0,2–0,8mg/l)pôsobilistimulačneajnarastcibule/2/.Dávkyarzénudo

a b

c


Praha 3. až 5. září 2019 126

b

Záver

Našeexperimentypoukázalinastimulačnýúčinokarzénunarasttestovanejodrodykukurice.NezaznamenalismevýznamnézmenyvobsahufotosyntetickýchpigmentovanivpomereChla/Chlboprotikontrole.Jetátostimuláciarastuudržateľnápočasceléhoživotarastliny?Môžetoviesťkvyššejprodukciiosiva,akoajrastlinnejbiomase?Prevyšujepozitívnyvplyvnegatívneúčinkyarzénuzhľadiskapotravinovejbezpečnosti?OdpovedenatietootázkynepochybneležianarozhranímedziAsametabolizmomrastlín.Hlbšiebiochemic-kéamolekulárno-biologickéštúdiesúpotrebnépreobjasneniehormetickéhoúčinkuarzénunarastkukuricesiatej.

Literatúra1/Farnese,F.S.,Oliveira,J.A.,Farnese,M.S.,Gusman,G.S.,Silveira,N.M.,Siman,L.I.:Uptakearsenicby

plants:Effectsonmineralnutrition,growthandantioxidantcapacity.IDESIA(Chile)Enero-Febrero.1,2014:99-106/2/Sushant,K.S.,Ghosh,A.K.:Effectofarseniconphotosynthesis,growthanditsaccumulationinthetissuesof

Allium cepa(Onion).InternationalJournalofEnvironmentalEngineeringandManagement,1,2010:39-50/3/Dragun,A.K.:Theagriculturalproductionofenvironment.SomeNordicissues,SwedishJournalofAgricultural

Research,28,1998,49-55./4/Päivöke,A.,Simola,L.K.:ArsenatetoxicitytoPisum sativummineralnutrients,chlorophyllcontent,andphy-

taseactivity.EcotoxicologyandEnvironmentalSafety,49,2001,111-121./5/Carbonell-Barrachina,A.A.,BurlóF.,Burgos-HernándezA.,LópezE.,MataixJ.:Theinfluenceofarsenitecon-

centrationonarsenicaccumulationintomatoandbeanplants.ScientiaHorticulturae,71,1997:167-176/6/Miteva,E.:Accumulationandeffectofarsenicontomatoes.CommunicationsinSoilScienceandPlantAnalysis,

33,2002:1917-1926/7/Garg,N.,Singla,P.Arsenictoxicityincropplants:physiologicaleffectsandtolerancemechanisms.Environmen-

talChemistryLetters,9,2011:303-321/8/Finnegan,P.M.,Chen,W.:Arsenictoxicity:Theeffectsonplantmetabolism.FrontiersinPhysiology,3,2012:

182.

10mg/kgpôdynaopakpôsobiliinhibičnenarastBrassica juncea/12/,Lycopersicum esculentum /5/,Medica-go sativaaHordeum vulgare/13/.Existuje viacero vysvetlenímechanizmu hormézy v závislosti od testovanej chemikálie alebo rastlinnéhodruhu.Niektorémechanizmybymohlipredstavovaťfyziologicképokusyo„útek“,alebokompenzáciuche-mickéhostresu.Tobymohlovysvetliťhormetickúodozvuvrastekoreňov/14/.StimulačnýúčinokarzénujevysvetľovanýtiežnáhradoufosforuP(V)zaAs(V)vpôdach,čímsazvyšujedostupnosťfosforuprerastliny/15/.

Dávka arzénu Chla (mg/g) Chlb (mg/g) Chla/Chlb Karotenoidy (mg/g)

K 1.64±0.32 0.62±0.07 2.63±0.22 0.28±0.06

As1 1.38±0.26 0.61±0.02 2.26±0.48 0.27±0.01

As2 1.79±0.15 0.61±0.09 2.96±0.58 0.34±0.06

As3 1.72±0.27 0.65±0.08 2.61±0.10 0.31±0.05

As5 1.96±0.48 0.71±0.04 2.76±0.10 0.36±0.04

Tab. 1: Vplyv rôznych dávok arzénu (1, 2, 3 a 5 mg/kg pôdy) na obsah chlorofylu a (Chla), chlorofylu b (Chlb), karotenoidov a na pomer Chla/Chlb.

Údaje zodpovedajú aritmetickému priemeru ± SDEV, * štatisticky významné rozdiely pri hladine p < 0,05.

Poďakovanie

UvedenáprácavzniklazafinančnejpodporyvýskumnéhozámeruVEGA1/0415/18.

/9/Lichtenthaler,H.K.,Wellburn,A.R.:Determinationsoftotalcarotenoidsandchlorophyllsaandbofleafex-tractsindifferentsolvents.BiochemicalSocietyTransactions,11,1985:591-592,ISSN0300-5127

/10/Piršelová,B.,Galuščáková,Ľ.,Lengyelová,L.,Kuna,R.:Hodnoteniehormetickéhoúčinkuarzénuna rastkukuricesiatej(Zeamayscv.Chapalu).In:MMK2017:sborníkz8.mezinárodníMasarykovykonferenceprodokto-randyamladévědecképracovníky,HradecKrálové,18.-20.12.2017.Magnanimitas,2017.-ISBN978-80-87952-22-1,CD-ROM,s.1220-1223.

/11/Ci,X.K.,Liu,H.L.,Hao,Y.B.,Zhang,J.W.,Liu,P.,Dong,S.T.:Arsenicdistribution,species,anditseffectonmaizegrowthtreatedwitharsenate.JournalofIntegrativeAgriculture,11,2012:416-423

/12/Chaturvedi,I.:EffectsofarsenicconcentrationsandformsongrowthandarsenicuptakeandaccumulationbyIndianmustard(Brassica junceaL.)genotypes.JournalofCentralEuropeanAgriculture,7,2006,31-40.

/13/Eisler,R.:Eisler‘sEncyclopediaofenvironmentallyhazardousprioritychemicals,ElsevierScience,2007,986pp.

/14/Wiedman,S.J.Appleby,A.P.:Plantgrowthstimulationbysublethalconcentrationsofherbicides.WeedRese-arch,12,1972,65-74.

/15/Jacobs,L.W.,Keeney,D.R.:Arsenic-phosphorusinteractionincorn.SoilScienceandPlantAnalysis,1(2),1970,85-93.


Praha 3. až 5. září 2019 128

Příjem a metabolismus metazachloru in vitro regeneran-ty topolu černého

Uptake and metabolism of metazachlor by in vitro rege-nerants of Populus nigra

Summary

Metazachlorasanherbicideiswidelyusedespecia-llyforgrowingoilseedrape.Althoughitisrelativelywellmetabolizedinthesoil,itremainsinitfortensofdays,andinthecaseofrainorwateringitisflushedfromthefieldstothewatercourses.Thecontaminati-onofwatercoursescanbepreventedbyasuitablyfor-medbufferzoneconsistingofgrassland,bushspeciesandtrees.Forthispurpose,wetestedtheabilityoftheblack poplar to uptakemetazachlor andmetabolizeit. In vitro regeneratntsmetabolizedmetazachlor todechlorinatedmetazachlorinacysteine-,glucose-orglutathioneconjugates.Increasedstressmarkershavenotbeenobserved inplants,makingpoplarssuitab-le for the creation ofwatercourse protection zones.

Key words: pesticides; metazachlor; Populus nigra; in vitro regenerants

Souhrn

Metazachlor jako herbicid je velmi hojně použí-vánzejménapřipěstování řepkyolejky.Přestože jev půdě poměrně dobřemetabolizován, zůstává v níněkolikdesítekdní,avpřípadědešťůnebozálivkyjesplachovánzpolídovodníchtoků.Kontaminacivod-níchtokůmůžezabránitvhodněvytvořenéochrannépásmotvořenétravnímporostem,křovištnímidruhya stromy.K tomutoúčelu jsme testovali schopnostitopolučernéhometazachlorpřijímatametabolizovat.Regeneranty pěstované in vitro metazachlor meta-bolizovalynadechlorovanýmetazachlorvkojugacis cysteinem, glukózou nebo glutationem. U rostlinnebyly zaznamenány zvýšené stresové márkry, cožčiní topoly jakovhodnékandidátyk tvorběochran-nýchpásemvodníchtoků.Klíčová slova: pesticidy; metazachlor; Populus nig-ra; in vitro regeneranty

Radka Podlipná, Petr Maršík

Laboratoř rostlinných biotechnologií, Ústav experimentální botaniky AV ČR, v.v.i., Rozvojová 263, 165 02 Praha 6, [email protected]

Úvod

Pobřežní pásma (lesa) jsouochranné zóny, které se nacházejímezi zemědělskýmioblastmi, kde se hojněpoužívajípesticidy, avodnímiekosystémy,které je třebapředznečištěnímchránit.Mohou je tvořit různétypyporostů.Výběrvhodnýchrostlinnýchdruhůpřitvorbětěchtopásemjevelmidůležitý,protožeúčinnostochrannýchpásemúzcesouvisísjejichschopnostínejenkontaminantyzachytit,aleipodpořitjejichbiotrans-formacijakrostlinami,takmikroorganismy/4/.Metazachlor(2-chlor-N-(pyrazol-1-ylmethyl)acet-2‚,6‘xylidid)jeherbicidurčenýkhubeníjednoděložnýchidvouděložnýchplevelůvporostechřepkyolejkyozimé.Účinnálátkametazachlorjepřijímánapředevšímkořenovýmsystémempřivzcházeníapovzejitíplevelůječástečněpřijímánailisty.Poaplikacinapůdupředvzejitímplevelůjeherbicidpřijímánklíčícímiplevelyazpůsobujejejichodumřenípřednebokrátcepovyklí-čení.Hubíipleveledofázeděložníchlistů,kteréjsouvdoběošetřeníjižvzešlé.Patřídoskupinychloraceta-nilidůsestřednírozpustnostívevodě(450mgL-1při20°C)anízkýmKow(logKow=2,49)/2/.

Materiál a metody

Pěstování rostlinného materiálu a rozvržení pokusů.Regeneranty topolučerného (Populus nigra,TPE18)bylypěstovány invitronaagarovémmédiuMSbezhormonů,audržoványpravidelnýmpřesazováním.Týdenpředpokusembylyrostlinypřesazenydotekutéhomédiaadáleinkuboványsmetazachloremvkoncentracích0,01;0,1a1mg/L(rozpuštěnovDMSO).KekontrolámbylopřidánoDMSOvestejnékoncentraci.Rostlinybylysklizenypo10dnechodaplikacearoz-dělenynakořenyanadzemníčást.

Analýza obsahu sledovaných látek v rostliněVzorkybylyzlyophilizoványazhomogenizoványrozetřenímvtekutémdusíku.MetazachlorbylzrostlinnéhomateriáluextrahovánmetodouQuEChERSaSPEextrakcí(kolonkyOASISHLB).Kvantitativnístanovenív taktopročištěnýchextraktechbyloprováděnopomocíkapalinovéchromatografie spojené s tandemovouhmotnostníspektrometrií(LC-MS/MS,Q-Trap4000,ABSciex)ajejichidentifikacebylaprovedenaporovná-nímsdostupnýmistandardyanáslednouanalýzoupřesnémolekulovéhmotnostipomocísystémukapalinovéchromatografieshmotnostnímspektrometremsvelmivysokýmrozlišenímavysokoupřesnostíurčeníhmot-nosti(LC-MS/MS-HRAM,OrbitrapExactive,Thermo).Měření obsahu fotosynteticky aktivních pigmentůObsahfotosyntetickyaktivníchpigmentůvrostlináchbudestanovenspektrofotometricky(vmetanolovémextraktuzlistů)avypočítándle/3/.Celkový obsah fenolůCelkovýobsahfenolůbylstanovenspektrofotometrickyzapoužitíFolin-Ciocalteovačinidlaavyjádřenjakoekvivalentkyselinygalové/5/.

Výsledky a diskuse

Zpředchozíchpokusůsbuněčnýmisuspenzemitopolujezřejmé,žemetazachlorjerostlinamivelmirychlemetabolizován,vmédiunebyldetekovánužpo24hodináchavbuňkáchpouzevmalémmnožstvípřipočá-tečníkoncentraci1mg/l.Prvnímkrokembiotransformacebyladechlorace,následnětentoproduktpodléhalvevelkémířekonjugaciscysteinem,vmenšímířeshexózou(obr.1).Regenerantytopolumetabolizovalymetazachlor již v kořenech, v nadzemní části nebyla parentní látka detekována, ale byly zde detekoványmetabolityvzniklédechloracíadálekonjugacíscysteinem(deCl-MZCl-Cys),glukózou(deCl-MZCl-Glu)avmenšímířesglutationem(deCl-MZCl-GSH;graf1).

Vtestufytotoxicitynahořčicíchjsmezaznamenalimetazachloreminhibovanýrůstklíčícíhokořeneatojiž

Obr. 1: Nejvíce zastoupené metabolity biotransforma-ce metazachloru

Graf 1: Obsah metazachloru v kořenech po 10 dnech od aplikace

v nejmenší měřené koncentraci (0,3 mg/ml). Takév suspenzních kulturách byla detekována zvýšenáaktivitakatalázy,cožznačí stresovépůsobenímeta-zachlorunasuspenzníkulturu.Urostlintopolujsmeprototakéočekávaliprojevystresovéhopůsobeníme-tazachlorunapř.sníženímnožstvíchlorofylu,jakbylonapř.zjištěnouokřehkujižpřiaplikacimetazachlo-ruvkoncentraci5µg/l/1/.Naopakjsmezaznamenalimírnézvýšenípodíluchlorofyluaakarotenoidů,cožovšemtakémůžeukazovatnavzájemnoupřeměnuvestresovýchpodmínkách(graf2).

Graf 2: Obsah fotosynteticky aktivních pigmentů v listech 10 dní po aplikaci metazachloru


Praha 3. až 5. září 2019 130

Literatura/1/Fekete-KerteszI,Kunglne-NagyZ,GruizK,MagyarA,FarkasE,MolnarM(2015)AssessingToxicityofOrga-

nicAquaticMicropollutantsBasedontheTotalChlorophyllContentofLemnaminorasaSensitiveEndpoint.PeriodicaPolytechnica-ChemicalEngineering59(4):262-271.

/2/HuntL,BonettoC,ReshVH,BussDF,FanelliS,MarrochiN,LydyMJ(2016)InsecticideconcentrationsinstreamsedimentsofsoyproductionregionsofSouthAmerica.ScienceoftheTotalEnvironment547:114-124.

/3/LichtenthalerHK(1987)CHLOROPHYLLSANDCAROTENOIDS-PIGMENTSOFPHOTOSYNTHETICBIOMEMBRANES.MethodsinEnzymology148:350-382.

/4/PasseportE,RichardB,ChaumontC,MargoumC,LigerL,GrilJJ,TournebizeJ(2014)Dynamicsandmitiga-tionofsixpesticidesina„Wet“forestbufferzone.EnvironmentalScienceandPollutionResearch21(7):4883-4894.

/5/SingletonVL,OrthoferR,Lamuela-RaventosRM(1999)Analysisoftotalphenolsandotheroxidationsubstra-tesandantioxidantsbymeansofFolin-Ciocalteureagent.OxidantsandAntioxidants,PtA299:152-178.

Poděkování

TatoprácevzniklazapodporygrantuMŠMTč.LTC17033vrámciprojektuCOSTAction15206.

Dálejsmesledovalizměnyvcelkovémobsahupoly-fenolů,kdebyloprokázáno jejichzvýšenípřivšechkoncentracích(graf3).Znašichpředběžnýchvýsled-kůvyplývá,žetopolyjsouvůčimetazachlorupoměr-něodolnéaprotovhodnékvýsadbědopobřežníchochrannýchpásem.

Graf 3: Celkový obsah fenolů v listech 10 dní po apli-kaci metazachloru


Charakteristika fyzikálnych vlastností pôd pod vybraný-mi cudzokrajnými drevinami v arboréte Mlyňany

Characterization of physical properties in soil under se-lected exotic trees in the arboretum Mlyňany

Summary

Soil properties are one of the most importantfactors influencing good acclimatization of exo-tic trees in non-native environment. Hence, inAr-boretum Mlyňany we have investigated whetherthe physical and hydro-physical soil propertiesare suitable for selected exotic trees. We explo-red soil properties at seven siteswhere on each ofthem grew one monoculture of examined trees.Results revealed that on themajority ofArboretumarea were developed Luvisols, which were textu-rally medium-grained in A horizons, while B ho-rizons contained increased amount of clay andwere compacted. B horizons were characterizedby increased bulk density and decreased non-ca-pillary porosity therefore also reduced aeration.During long-term dryness in summer, among exa-mined trees, merely the Japanese cedars suffereddue to unsuitable soil-climatic conditions, whatresulted to their poor growth. Even western red-cedars which prefer high soil moisture grew welldespite its site was characterized by high non-ca-pillaryporositythereforerapiddrainageofrainwater.

Key words: bulk density; exotic trees; macro-porosi-ty; soil moisture, soil texture

Súhrn

Vlastnosti pôdy sú jednýmznajdôležitejších fakto-rov ovplyvňujúcich dobrú aklimatizáciu exotickýchstromov v cudzom prostredí. Preto sme vArboréteMlyňany zisťovali, ktoré dôležité fyzikálne a hyd-rofyzikálnecharakteristikypôdyvhodneovplyvňujúúspešnépestovanievybranýchcudzokrajnýchdrevín.Vlastnosti pôdy sme skúmali na siedmich stanoviš-tiachpodmonokultúramicudzokrajnýchdrevín.Zis-tilisme,ženaväčšineplochyArborétabolvytvorenýpôdny typ hnedozem so svojimi subtypmi, ktoré savyznačovalizrnitostnestrednýmihumusovýmiAho-rizontmi,kýmluvickéBhorizontymalizvýšenýobsahíluabolizhutnené.Luvickéhorizontymalizvýšenúobjemovúhmotnosť,zníženúnekapilárnupórovitosťaprevzdušnenie.Spomedziskúmanýchdrevín,jedinekryptomérie japonské trpelivdôsledkunevhodnýchpôdno-klimatickýchpodmienok.Najmädlhodobésu-chávleteviedlikslabémurastukryptomérií.Dokon-caajtujeriasnaté,ktoréuprednostňujúvysokúpôdnuvlhkosť,vArboréterástlidobreajnapriek tomu,žeichstanovištesavyznačovalovysokounekapilárnoupórovitosťou,atedarýchlymvsakovanímzrážkovejvodydopôdy.Kľúčové slová: objemová hmotnosť; cudzokrajné dreviny; makro-pórovitosť; vlhkosť pôdy; zrnitostné zloženie

Nora Polláková, Vladimír Šimanský, Juraj Chlpík, Marek Kolenčík

Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, Fakulta agrobiológie a potravinových zdro-jov, Katedra pedológie a geológie, Tr. A Hlinku 2, 949 76 Nitra, Slovensko,[email protected], [email protected], [email protected],[email protected]

Úvod

Stromysúznačneadaptabilné,rastúnarôznych,ajnaextrémnychstanovištiach.Keďževliteratúresúčastopopisovanénajmächemickéabiologickévlastnostilesnýchpôd,zdása,žefyzikálnevlastnostipôdyminimá-lnerozhodujúoživoteazdravotnomstavedrevínnaurčitomstanovišti,pretosúčastopodceňované.Avšak,fyzikálnevlastnostivýznamnoumierouovplyvňujúpriebeharýchlosťrôznychchemických,fyzikálno-che-mickýchabiologickýchprocesovvpôde/1/.Dôležitývplyvmajúnastavbupôdnychhorizontov,hĺbkupôdydoktorejmôžuprerastaťkorene,napomernézastúpeniemedzipevnou,kvapalnouaplynnoufázoupôdy,podľaktorejmožnourčiťzabezpečenierastlíndostupnýmiživinami,vodouavzduchom/2/.Zhydrologickéhohľadiskasaakojednazhlavnýchpríčinzhoršovaniapôdnehoprostrediaaztohovyplý-vajúcehofyziologickéhooslabenia,prípadneajodumieranialesnýchdrevínuvádzajúnepriaznivévlhkostné

131


pomerypôdy.Dlhodobévysokénasýteniepôdyvodouspojenésnedostatkomvzduchu,najmäkyslíkapo-trebnéhopredýchaniekoreňov,aleajdlhodobýnedostatokvodyvpôdespôsobujúodumieraniestromov/3/.Vpráciboliskúmanéfyzikálnevlastnostipôdypodcudzokrajnýmidrevinami,ktorésaprispôsobiliživotuvpôdno-klimatickýchpodmienkachArborétaMlyňany.Cieľomprácebolo zistiť, aké fyzikálnevlastnostipôdyvyhovujú,respektíveneobmedzujúživotskúmanýchdrevínvarboréteaprispieťtýmkrozšíreniupo-znatkovomožnostiachichpestovaniaajvinýchparkoch,záhradáchaokrasnýchplochách.

Materiál a metódy

LokalitaArborétaMlyňany(48º19´s.š.;18º21´v.d.)sanachádzanajužnomSlovensku,vúdolíriekyŽitava,165-217m.n.m.,vteplej,suchejklimatickejoblastispriemernouročnouteplotou10,6°Caúhrnomzrážok541mm/4/.PostránkefloristickejpatríareálArborétadopanónskejoblasti,postránkegeobotanickejdoob-lastiQuerceto-Carpinteum.ZvlnenýterénjejužnýmvýbežkomHronskéhoInovcaaTríbeča.Objektležínamladotreťohornomgeologickomútvaresozastúpenýmiílmi,pieskamiaštrkopieskami/5/.Natomtopodložíjetakmernacelejplochenaviatysprašovýmateriál,ktorýsavplyvomdegradačnýchpôdotvornýchprocesovväčšinouodvápnil/6/.Zpôdnychtypovjenajviaczastúpenáhnedozemsosvojimisubtypmi/7/.Fyzikálnevlastnostipôdysmeskúmalivpôdoznaleckýchsondáchnaôsmichstanovištiach,podmonokultúr-nymiporastmicudzokrajnýchdrevín.VAmbrózyhoparkuzaloženomvr.1892vdubovo-hrabovomlesebolisondysituované:• pod60ročnýmporastomvavrínvcovlekárskych(Prunus lauroerasus,L.),• pod70ročnýmporastomtujízápadnýchmlynianskych(Thuja occidentalis malony,L.),• pod100ročnýmporastomtujíriasnatých(Thuja plicata,D.DonexLamb.).Navýchodoázijskejplochezaloženejvroku1964napôde,ktoráboladoroku1960využívanáakoorná,bolisondyumiestnené:• pod40ročnýmporastomborovíchimalájskych(Pinus wallichiana,Jacks.),• pod40ročnýmporastomkryptomériíjaponských(Cryptomeria japonica,D.Don),• pod40ročnýmporastomborievokčínskych(Juniperus chinensis,L.).Naseveroamerickejploche,dor.1975využívanejakoviniceasady,bolisondysituované:• pod30ročnýmporastomjavorovcukrových(Acer saccharinum,L.),• pod30ročnýmporastomjedlísrienistých(Abies concolor,Lindl.etGord.).IhneďpovykopanísondaopisemorfologickýchvlastnostípôdnychprofilovsmenastanoveniefyzikálnychvlastnostíodobralineporušenépôdnevzorkydoKopeckéhovalčekovv trochopakovaniachaanalyzovalinasledovnévlastnosti:objemováhmotnosť,pórovitosť,hydrofyzikálnevlastnosti/8/po0,1mvrstváchaždohĺbky0,8m,zrnitostnézloženiepôdyvjednotlivýchhorizontochpipetovacoumetódou/8/.


Vskúmanýchpôdnychprofilochprevládalpôdnydruhprachovito-hlinitý,hlinitýaílovito-hlinitý,tedazrni-tostnestrednápôda,čovyhovujevšetkýmskúmanýmdrevinám.Zastúpeniejednotlivýchfrakciísavpôdnychprofilochvýraznemeniloshĺbkou(obr.1).BolzrejmýveľkýnárastfrakcieíluvBt-luvickomanajmävBt-g-luvickomhorizontesoznakmipseudoglejovatenia,čosvedčíoznačnomposuneíluzvrchnýchdopodpo-vrchovýchhorizontovvproceseillimerizácie.Najvýraznejšiaillimerizáciabolazaznamenanávprofilepodtujamiriasnatými,kdekoeficienttextúrnejdiferenciáciemedziAuaA/AEhorizontmidosiahol1,7amedziElaBtghorizontmiaž2,7;taktiežpodporastomvavrínovcov,kdemedziBtaBtghorizontmidosiaholhodnotu2,0amedziBtgaBtg/Chorizontmi1,5.Takátovýraznáillimerizáciabolazapríčinenáajvysokýmzastúpenímpiesku(35–60%),aleajobsahomskeletu(5–20%)vobochprofiloch.Najvyššiezastúpeniefrakcieílvcelomprofilepôdy(37–50%)bolopodporastomkryptomériíavBtaBtghorizontochpodborievkamičínskymi (45–47%) (obr. 1).Do roku1960bolapôdapodvýchodoázijskoudendroflórouvyužívanáakoornáavčasochprívalovýchdažďovdochádzaloprávevlokalite,kdesúvsúčas-

132

Vliv abiotických a biotických faktorů na vlastnosti rostllin133nostivysadenéborievkyakrypromérie,kviditeľnémuprísunupôdnehomateriáluoderodovanéhozokolitejpoľnohospodárskejpôdy.Obohateniepôdyílomboloumocnenéajbočnýmvymývanímíluvnútropôdnymiroztokmizvyššiepoloženéhoúzemia,tiežakodôsledokprocesovillimerizáciaapseudoglejovatenie.Vovšetkýchskúmanýchprofilochílomobohatenéluvickéhorizonty(Bt)aluvickéhorizontysoznakmipse-udoglejovatenia(Btg)malipodstatnezvýšenéhodnotyredukovanejobjemovejhmotnostipôdy(ρd)azníženúpórovitosť (P),maliprekročené ichkritickéhodnoty, a tedaboli zhutnené.Hodnotyobjemovejhmotnostipôdynad1,40t.m-3apórovitostipod47%vílovito-hlinitej(zrnitosťurčenápodľaNovákovejstupnice);ρd >1,45t.m-3aP<45%vhlinitejaρd>1,55t.m-3aP<42%vpiesočnato-hlinitejpôdesúkritické,pretožekorenerastlínužlenveľmiťažkoprerastajúpôdou/2/.Uvedenékritickéhodnotyboliprekročenévcelomprofilepodkryptomériami,vA/Bt,BtaBtghorizontmipodostatnýmidrevinami.

Obr. 1: Profilové zobrazenie per-centuálneho zastúpenia frakcií piesok, prach, íl

Hydrofyzikálne vlastnosti pôdZvýšenýobsahíluvBtaBtghorizontochbolsprevádzanýnajmämenšímobjemomhrubýchnekapilárnychmakropórov(PN)(obr.2).Jeznáme,žeakjeobjemmakropórov<10%zcelkovéhoobjemupôdy,mikro-biálnaaktivitaarastrastlínmôžubyťvýznamnepotlačené,lebodochádzakzníženiudifúzieO2aprevzduš-neniapôdy,čímsazhoršujúpodmienkyprerastkoreňov.Nazákladezískanýchvýsledkovkonštatujeme,ževhĺbkepod0,2m(podtujamizápadnými,borovicamihimalájskymi,kryptomériamijaponskými),resp.pod0,3m(podborievkamičínskymi),pod0,4m(podjavormicukrovýmiajedľamisrienistými),pod0,5m(podtujami riasnatými)bol extrémnynedostatokmakropórov, tedakorene rastlín siahajúcehlbšiemohli trpieťnedostatkomkyslíka.Taktiežhodnotyminimálnejvzdušnejkapacity(VA)potvrdili,ževuvedenýchhĺbkachbolnedostatokvzduchu(obr.3).PodľaŠályho/3/jevšakhlavnýobjemkoreňovstromovsústredenývhĺbkedo0,4–0,5m.Nadruhejstrane,nazákladepozorovaníabiotickéhopoškodeniadrevín,ktorésavarborétekaždoročnevy-konávamožnokonštatovať,ženadrevináchdosiaľnebolizistenévýraznéprejavynedostatočnéhoprevzduš-neniapôdy.Naopak,najmävlete,ktoréjevtejtoteplejasuchejklimatickejoblastichudobnénazrážky,bolopoškodeniedrevínspôsobenéprávenedostatkompôdnejvlhkosti,ktoréspôsobujefyziologicképrejavynadrevinách,hlavnepredčasnéžltnutie,vädnutieažusychanielistovaihličia.Zoskúmanýchdrevínbolitaktopoškodenékryptomériejaponské,ktorésúnáročnénavlahu.Hocimábohatorozvetvenýkoreň,vyžadujeviac

Praha 3. až 5. září 2019 134pôdnejvlhkostiakoväčšinaihličnanov.Ostatnédreviny,skúmanévtejtopráci,nebolipoškodenésuchom.Taktiežtujeriasnatévyžadujúvysokúpôdnuvlhkosť,dobrerastúnazamokrenýchpôdach.VArboréteMlyňa-nysapôdapodtujamiriasnatýmivyznačuje5%obsahomskeletu,35–45%obsahompieskuanásledneaž14–28%objemomPNaždohĺbky0,5m,čojepredpokladomrýchlejdrenážedažďovejvody.Naopak,zhut-nený,ílomobohatenýBtghorizontsavyznačujeextrémnenízkouPN(5%)atýmajzníženoudrenážouvodydopôdy.VBtghorizontebolahodnotaobjemuvyužiteľnejvodnejkapacitynízka(9%),lebovysokýobsahílu(50%)výraznezvýšilhodnotyboduvädnutia(25%),tedavBtghorizonteboloznačnémnožstvovodyfyziologickymŕtve,nedostupnépretujeriasnaté,ktorévyžadujúvysokúpôdnuvlhkosť.Avšak,pôdno-kli-maticképodmienkydefinovanévtejtoprácitujamriasnatýmveľmivyhovujú,pretožesanadanomstanovištidokoncaspontánnerozšírili.

Obr. 2: Profilové zobrazenie percen-tuálneho zastúpenia nekapilárnych, semikapilárnych a kapilárnych pó-rov

Druhtujazápadnámlynianskatvorívdolinách(najmänamokradiach)kratší,hustý,rozvetvenýkoreň/9/.VArboréteMlyňanysaporastutujízápadnýchmimoriadnedarí,atoinapriektomu,ženejdeomokraďovýekosystém.Nadruhej strane, textúrne zloženiepôdy (prach50–70%) avysoká zásobaorganickejhmotyvpôdezabezpečilipomernevysokúvyužiteľnosťpôdnejvody.Borovicehimalájsketvoriadobrevyvinutýkolovýkoreňapostrannékorene.Jetodominantnýdruhsuchšíchoblastí, no uprednostňuje tam vlhké, dobre priepustné pôdy, kým slabo priepustné, zamokrené vysloveneneznáša/10/.Konštatujeme,žeboroviciamhimalájskympôdnevlastnostistanoviska,naktorejbolavAMvysadená,plnevyhovujú.Svedčíotomajjejmohutnývzrastadobrýzdravotnýstav.

Záver

Nazákladeporovnaniavýsledkovuvedenýchvtejtoprácianárokovdrevínnapôdumožnokonštatovať,žeajkeďnievšetkyvArboréteMlyňanyskúmanéintrodukovanédrevinymalizabezpečenéideálnepodmienkyprerast,dokázalisaajvtejtoteplejasuchejklimatickejoblastiSlovenskaprispôsobiťuvedenýmfyzikálnymvlastnostiampôdy.

Poďakovanie

PrácavzniklaspodporouprojektuKEGAč.013SPU-4/2019.

Obr. 3: Profilové zobrazenie objemu minimálnej vzdušnej kapacity (%)

Literatúra/1/Dexter,A.R.:SoilphysicalqualityPartI.Theory,effectsofsoiltexture,density,andorganicmater,andeffects

onrootgrowth.In:Geoderma,120,2004:201–214./2/Fulajtár,E.:Fyzikálnevlastnostipôdy.Bratislava:Výskumnýústavpôdoznalectvaaochranypôdy,2006,142s./3/Šály,R.Pôdazákladlesnejprodukcie.Bratislava,Príroda:1978,235s./4/Hrubík,P.,Hoťka,P.,Fogadová,K.,Kuba,J.:KlimaticképodmienkyArborétaMlyňanySAVvoVieskenad

Žitavouzaobdobie1971-2011.In:Zborníkreferátovzvedeckejkonferencie:DendrologickédnivArboréteMlyňany,SAV.22.11.2011.VieskanadŽitavou:ArborétumMlyňanySAV.2011.s.66–73.

/5/Steinhübel,G.:ArborétumMlyňanyvminulostiadnes.Bratislava:SAV,1957,145s./6/Cifra,J.:StručnácharakteristikapôdnychpomerovArborétaMlyňany.InPrírodnépodmienkyArborétaMlyňany

I:zborníkprác.Bratislava:SAV.1958,s.79–96./7/Polláková,N.:SubtypypôdzistenévlokaliteArborétaMlyňany.InZborníkreferátovzvedeckejkonferencie:

„DendrologickédnivArboréteMlyňanySAV2018“,11.10.2018.VieskanadŽitavou:ArborétumMlyňanyÚELSAV,2018,s.132–141.

/8/Fiala,K.,Kobza,J.,Matúšková,Ľ.,Brečková,V.,Makovníková,J.,Búrik,V.,Litavec,T.,Houšková,B.,Chro-maničová,A.,Váradiová,D.,Pechová,B.:Záväznémetódy rozborovpôd.Čiastkovýmonitorovací systém–Pôda.Bratislava:VÚPOP,1999,142s.

/9/Huxley,A.J.,Griffiths,M.,Levy,M.ThenewRoyalHorticulturalSocietydictionaryofgardening.London:Macmillan,1992,815s.

/10/Hieke,K.Encyklopediejehličnatýchstromůakeřů.Brno:Computerpress,2008,246s.


Aplikácia stres-senzitívnych markérov mikrorna pre selekciu pše-nice letnej (Triticum aestivum L.) na suchovzdornosť

Application of microrna stress-sensitive markers in selecting of summer wheat (Triticum aestivum L.) for dry resistance

Summary

Droughtresistant(Aladin,Dagmar)anddroughtsus-ceptible (Seladon, Venturero) genotypes of wheatwereexaminedinexperiment.GenotypesweretestedunderinvitroconditionsonMurashige-Skoogcultu-remediumwithdifferentconcentrations(0,5,10,15and20%)ofpolyethyleneglycol to inducedehyd-ration stress conditions.Genomic responseof seed-lingswastestedbystress-sensitivemiRNAmarkers,tae-miR156,tae-miR408andtae-miR827.Ingeneral,theactivityof tae-miR156and tae-miR408markerswas higher in resistant genotypes in comparison tosusceptible ones. The genome response to induceddehydration stress was genotype-specific, what hasbeenstatisticallyproven.Thephosphate-inducedtae--miR827markeractivitywasbalanced,sincetheop-timalnutritionalcompositionof themedium,createappropriateconditionstocopewiththestressfactor.Key words: Triticum aestivum L.; miRNA marker; drought resistance; climate change

Súhrn

Vexperimente sa skúmaligenotypypšeniceodolné(Aladin, Dagmar) a citlivé (Seladon,Venturero) nasucho. Genotypy boli testované v podmienkach invitronakultivačnommédiuMurashige-Skoogsrôz-nymikoncentráciami(0,5,10,15a20%)polyety-lénglykolunanavodeniepodmienokdehydratačnéhostresu. Genomická odpoveď semenáčikov sa testo-vala pomocoumiRNAmarkerov citlivých na stres,tae-miR156,tae-miR408atae-miR827.Vovšeobec-nostibolaaktivitatae-miR156atae-miR408marké-rov vyššia v rezistentných genotypoch v porovnaníscitlivýmigenotypmi.Odozvagenómunaindukova-nýdehydratačnýstresbolagenotypovošpecifická,čobološtatistickypotvrdené.Fosfátomindukovanáak-tivitamarkeratae-miR827bolavyvážená,vzhľadomktomu,žeoptimálnenutričnézloženiemédiavytváravhodnépodmienkynazvládnutiestresovéhofaktora.Kľúčové slová: Triticum aestivum L.; miRNA markér; suchovzdornosť; klimatická zmena

Katarína Ražná, Angela Vargaová, Matúš Kyseľ, Jana Žiarovská,Veronika Štefúnová

Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, FAPZ, Katedra genetiky a šľachtenia rastlín, Tr. A. Hlinku 2, 949 76 Nitra, [email protected]

Úvod

Pšenicajetradičnepestovanýmdruhomatvorídôležitúkaždodennúsúčasťnašejživotosprávy.Vzhľadomnavýraznesameniaceklimaticképodmienkyjepotrebnéaplikovaťprístupyumožňujúceidentifikovaťgeno-mickýpotenciálgenetickýchzdrojovpšenicepreadaptáciunaabiotickýstresaposkytnúťtakplatformupreúspešnúselekciugenotypov.MolekulárnemarkéryzaloženénabázesekvenciímiRNAmolekúlpredstavujúfunkčnýchtypmarkérov,ktorýjevysokoefektívny,stabilný,reprodukovateľnýaprotokolovoprenosný.NakoľkosútietomarkéryodvodenéodkonzervovanýchsekvenciímiRNA,poskytujúuniverzálnysystémmapovaniareakciegenómurastlínnarôzne environmentálne podnety. Polymorfizmus amplifikovaný prostredníctvommiRNAmarkérov pouka-zujenazmenysekvenciímiRNAlokusov,čomôžemaťzanásledokzmenyreguláciecieľovýchgénov/1,2/.Cieľomprácebolomapovaťgenomickúodpoveďinvitroklíčencov testovanýchgenotypovpšenice letnejformyozimnejnaindukovanýstres,prostredníctvomaktivityvybranýchbiomarkérovdehydratácieanutrič-néhostresu.

Materiál a metódy

PreanalýzypšeniceletnejformyozimnejposkytlobiologickýmateriálspoluriešiteľsképracoviskoVÚRV,Piešťany.Podľavýsledkovtestovaniaindexunáchylnosti,bolivybranéodrodySeladonaVenturero,náchylné

Praha 3. až 5. září 2019 136

nasuchoaodrodyAladinaDagmar,odolnévočisuchu.Podmienkynavodeniastresuboliindukovanévpod-mienkachinvitro/3/.NaizoláciugenomickejDNApodľaautorov/4/sapoužililisty6týždňovýchrastlín.MetodickýpostupaplikácemiRNAmarkérovbolrealizovanýpodľametodiky/5/.


Hvu-miR156ahvu-miR408súidentifikovanéakostres-responzívnemiRNAsprostredkujúcereakciugenó-murastlinynastresdehydratácie(dehydratationstress-responsivemiRNAs)/6/.Vdôsledkudehydratačnéhostresudochádzakaktiváciitýchtomolekúl.KonzervovanátriedamolekúlmiR-156sapodieľanareguláciiprocesovrastuavývinurastlín/7/.MiR156jevysokoaktívnavembryuasemenáčikoch,asozvyšujúcimsavekomrastlinysajejexpresiaznižuje/8/.Markértae-miR827mádôležitúúlohuvregulačnýchmechani-zmochsúvisiacichshomeostázouživín.Vyznačujesazvýšenouaktivitouvpodmienkachnedostatkufosforu/9,10/.Reakciagenómunadehydratačnýstresbolagenotypovošpecifická,pričomuvedenývzťahbolpotvr-denýakoštatistickyvysokopreukazný(P≤0,01)(tab.1).

Zdroj variability Suma štvorcov f Priemerný štvorec F-hodnota Hladina preukaznosti

Hlavné efekty

Variant 6,17 4 1,54 0,21 0,93 ---Genotyp 93,65 3 31,22 4,22 0,01 ***Markér 510,63 2 255,32 34,49 0,00 ***Chyba 370,58 50 7,40Celkom 980,58 59

Tab. 1: Viacfaktorová analýza rozptylu pre počet amplifikovaných miRNA lokusov genómu pšenici letnej vzhľadom k jednotlivých zdrojom variability (metóda Tukey, 99 %)

--- nepreukazný rozdiel; *** štatisticky vysoko preukazný rozdiel; f – stupne voľnosti

Štatistickáanalýzazároveňpotvrdilafunkčnosťjednotlivýchtypovaplikovanýchmarkérov,nakoľkokaždýznichštatistickyvysokopreukázateľnoumierouzaznamenalreakciugenómupšenicenadehydratačnýstres,vzhľadomkušpecifickejregulačnejfunkcii,aplikovanýchmarkérovvrôznychbiologickýchprocesoch.Ak-tivitamiRNA,vdôsledkureakciegenómurastlinynasuchojeodrodovozávislá/11/.Vprípadeodolnýchgenotypov,bolaaktivitamarkératae-miR156vyššia,akovprípadecitlivýchgenotypov.NajvýraznejšírozdielbolpozorovanýmedzináchylnouodrodouVentureroaodolnouAladin.Zvýšenímaktivitytranskripčnýchfak-torov,ktorésújednýmizcieľovýchsekvenciímolekúlmikroRNA,môžedochádzaťklepšejadaptáciipšenicenasuchovzdornosť.Poznatkyozvýšenejsyntézeprimárnych transkriptovvoviacerýchprípadochmiRNA(vrátanemiR156)uvádzajúviaceréštúdie/9,10/.Aktivitamarkératae-miR408bola,vprípadeodolnýchge-notypovviacakoo58%vyššia,akoprináchylnýchgenotypoch,čopoukazujenadôležitúúlohumiR408vtoleranciirastlínnasucho(obr.1).

Obr. 1: Zastúpenie miRNA lokusov amplifikovaných stress-senzitívnymi markérmi v genóme pšenice letnej formy ozimnej vystavenej stresu dehydratácie (vľavo). Aktivita jednotlivých markérov v podmienkach stresu (vpravo)


Praha 3. až 5. září 2019 138

Literatúra/1/FuD,MaB,MasonAS,XiaoM,WeiL,AnZ.MicroRNA-basedmolecularmarkers:anovelPCR-basedgeno-

typingtechniqueinBrassicaspecies.PlantBreeding.2013;132:375–381.DOI:org/10.1111/pbr.12069./2/Xie,Z.,Khanna,K.,Ruan,S.:ExpressionofmicroRNAsanditsregulationinplants.SeminarsinCellandDe-

velopmentalBiology.2010;21:790-797.DOI:10.1016/j.semedb.2010.03.012./3/Nawaz,S.,Ahmed,N.,Iqbal,A.,Khaliq,I.:Optimizationofregenerationprotocolsforwheatunderdroughtand

saltstress.InPakistanJournalofAgriculturalSciences.vol.50,2013,no.4,pp.663-70./4/Rogers,S.O.,Bendich,A.J.:ExtractionoftotalcellularDNAfromplants,algaeandfungi.InPlantmolecular

biologymanual,1994.pp.183–190./5/Ražná,K.,Nôžková,J.,Hlavačková,L.,BrutchN.,Porokhovinova,E.,Shelenga,T.,Pavlov,A.:Genotypingof

flaxgeneticresourcesbymiRNA-basedmolecularmarkersandmorphology.InAgriculture,vol.61,2015,no.4,pp.129–138.

/6/Akdogan,G.,Tufekci,E.D.,Uranbey,S.,Unver,T.:miRNA-baseddroughtregulationinwheat.InFunctIntegrGenomics.2016,vol.16,pp.221–233.

/7/Barvkar,V.T.,Pardeshi,V.C.,Kale,S.M.,Qiu,S.,Rollins,M.,Datla,R.,Kadoo,N.Y.:Genome-wideidentifi-cationandcharacterizationofmicroRNAgenesandtheirtargetsinflax(Linumusitatissimum):CharacterizationofflaxmiRNAgenes.InPlanta,vol.237,2013,pp.1149–11.

/8/Spanudakis,E.,Jackson,S.:TheroleofmicroRNAsinthecontroloffloweringtime.InJournalofExperimentalBotany,vol.65,2014,no.2,pp.365–380.

/9/Bej,S.,Basak,J.:MicroRNAs:ThePotentialBiomarkersinPlantStressResponse.AmericanJournalofPlantSciences.2014;5:748–759.DOI:10.4236/ajps.2014.55089.

MiR408patrímedzinajviackonzervovanétriedymiRNAadoterazbolazaznamenanápriviacako30dru-hochrastlín,čonaznačuje,žejejúlohajezákladomprevývojaexistenciurastlín/12/.Vštúdiáchsaukázalo,žemiR408sapodieľanavývoji,signálnejdráhesvetlaabiotickýchstresovýchreakciách,akoajvtvorbebiomasyvsemenáčikochArabidopsis.Jeuvádzané/13/,žekonštitutívnaexpresiamiR408ovplyvňujerôznevývinovéštádiáapodporujeintenzívnyrastrastlínaúrodusemienzvýšenímúčinnostifotosyntézy.Aktivitamarkératae-miR827vgenómeodolnýchanáchylnýchgenotypovpšenicebolatakmervyrovnaná.MiR827jesúčasťouregulačnýchprocesovpodieľajúcichsanahomeostázeživín,najmäfosforu/14/.Nízkyobsahdusíkaovplyvňujeexpresiutranskripčnýchfaktorovalebokofaktorov,ktorériadiatranskripciugénovmiR827,čímsaznižujeexpresiazrelýchmiRNA.Prinedostatkuvodydochádzakzníženémuprísunuživín,anatietozmenyrastlinyreagujúaktivovanímobrannýchmechanizmovazvýšenouexpressioustres-citlivýchgénov/15/.Podmienkyabiotickéhostresuindukovalivýraznúaktiváciubiomarkératae-mir408,regulujúcehoadaptačnémechanizmygenómurastlínnadehydratáciu.Priodolnýchgenotypochbolajehoaktivitao42%vyššiavporovnanísaktivitoumarkératae-miR156.Vprípadenáchylnýchgenotypov,boltentorozdielpriuvedenýchmarkéroch 45%. Predpokladáme, že ako odolné, tak aj náchylné genotypy pšenice sa snažiavysporiadaťsasdanýmfaktoromstresuvýraznouaktivácioumolekúlmikroRNA,ktorésapodieľajúnapo-trebnýchregulačnýchaadaptačnýchmechanizmoch,avšaknaúkorredukcierastovýchprocesov.Výsledkypoukazujúnato,žeodolnýgenotypAladindisponujevyššouadaptačnouschopnosťoutoleranciivočisuchunežtolerantnáodrodaDagmar.VprípadenáchylnejodrodyVenturerobudenedostatokvlahypodstatnelimi-tujúcimfaktorom,sktorýmsagenómmôževysporiadať,vrámciobrannýchmechanizmov,naúkorlimitácievývinovýcharastovýchukazovateľov.

Záver

Zameralismesanaaplikáciustres-senzitívnychmarkérovmikroRNAzhľadiskamapovaniareakciegenómupšenice letnej (Triticum aestivum L.) pre účely selekcie na suchovzdornosť.Genóm odolných genotypovpšeniceletnej(AladinaDagmar),reagovalvporovnanínáchylnýmigenotypmi(SeladonaVenturero)výraz-nouaktivácioubiomarkéra tae-miR408vdôsledkudehydratačnéhostresu.Viacfaktorováanalýza rozptylupotvrdilaštatistickyvysokopreukaznúzávislosťmedzitypomaplikovanéhobiomarkéraajehopotenciálommapovaťreakciugenómunaindukovanýstres.

Poďakovanie

UvedenáprácavzniklazafinančnejpodporyvýskumnéhoprojektuAPVV-15-0156Genomickáselekciaobil-nínnasuchovzdornosť.

/10/Pacak-BarciszewskaM,MilanowskaK,KnopK,BielewiczD,NucP,PlewkaP,PacakAM,VazquezF,Kar-lowskiW,JarmolowskiA,Kulinska-SzweykowskaZ.ArabidopsismicroRNAexpressionregulationinawiderangeofabioticstressresponses.FrontPlantSci.2015;6:410.DOI:10.3389/fpls.2015.00410.

/11/Barrera-Figueroa,B.E.etal.:Highthroughputsequencingrevealsnovelandabioticstress-regulatedmicroR-NAs in the inflorescences of rice. InBMCPlantBiology. vol. 12, pp. 132. [cit. 2019-03-10]. Dostupné na:DOI:10.1186/1471-2229-12-132.

/12/Kozomara,A.,Griffiths-Jones,S.:miRBase:annotatinghighconfidencemicroRNAsusingdeepsequencingdata.InNucleicAcidResearch,vol.42,2014,no.1,pp.68-73.ISSN1362–4962.

/14/Liang,G.,Ai,Q.,Yu,D.:UncoveringmiRNAsinvolvedincrosstalkbetweennutrientdeficienciesinArabido-psis.InScientificReports,vol.5,2015,pp.1–13.doi:10.1038/srep11813.

/13/Zhao,C.etal.:Temperatureincreasereducesglobalyieldsofmajorcropsinfourindependentestimates.InPNAS.vol.114,pp.9326-9331.[cit.2019-03-10].Dostupnéna:DOI:10.1073/pnas.1701762114.

/15/Chiou,T.J.:TheroleofmicroRNAsinsensingnutientstress.Plant,Cell&Environment.2007;30:323–332.doi:10.1111/j.1365-3040.2007.01643.x.


Praha 3. až 5. září 2019 140

Predbežné výsledky kryoprezervácie embryogennych kultúr Abies alba Mill.

Preliminary results on cryopreservation of Abies alba Mill. embryogenic tissue

Summary

Four cell linesof embryogenic tissueofAbies albaMill. were cryopreserved using the slow-freezingtechnique.Thetissuewaspretreatedwith0.5Msor-bitol for 24 hours, following with 5% DMSO andstoredinliquidnitrogenfor4–5days.Thawingoccu-rredinwaterbathat40°C.Thetissueshowedhighcryotolerance,reachingrecovery(regrowth)frequen-cy100%forallthefourcelllines.Atpresentthere-grown tissue is under further investigation, focusedon growth characteristics and maturation capacity.

Key words: cryotolerance; slow-freezing technique; tissue regeneration/regrowth

Souhrn

Štyribunkovélínieembryogénnychpletívjedlebielejboli kryokonzervovanémetódou pomalého zmrazo-vania.Pletivásapredošetrili0.5Msorbitolom, ná-sledne5%DMSOaudržiavalisa4–5dnívtekutomdusíku.Zamrznutépletivásarozmrazilipri40°Cvovodnom kúpeli. Regenerácia kryokonzervovanýchpletív bola vysoká, pri všetkých bunkových líniáchdosiahla frekvenciu 100%.V súčasnosti sa pletiváudržiavajúnaproliferačnommédiuazameriavamesanacharakterizáciuichrastuamaturáciesomatickýchembryí.Kľúčové slová: kryotolerancia; metóda pomalého zmrazovania; regenerácia pletív

Terézia Salaj1, Bart Panis2, Rony Swennen2, Veronika Ihradská1,Katarína Klubicová1, Ján Salaj1

1Plant Science and Biodiversity Center, Institute of Plant Genetics and Biotechnology, Akademická 2, 950 07 Nitra, Slovak Republic;2Laboratory of Tropical Crop Improvement, KU Leuven, Bioversity International, Willem de Croylaan 42, Leuven, Belgium

Introduction

Somatic embryogenesis is in vitro developmental process leading to formation of embryos from somaticcellsofaplantbodywithoutgametefusion.Somaticembryogenesis representsanexcellent invitroplantregenerationsystemavailableforfundamentalstudyofearlyplantdevelopment,moreoveritisconsideredasabiotechnologicaltoolfortheirvegetativemasspropagation.InconifertreessomaticembryogenesiswasfirstdescribedforNorwayspruce/1,2/.Immatureaswellasmaturezygoticembryos,orexceptionallyexplantscollectedfromadulttreesaresourcesforinitiationofsomaticembryogenesisinconiferspecies.Thecultureofexplantsresultedinformationofembryogenictissuesthatarebeingmaintainedunderinvitroconditionsbyregulartransfersintwo-threeweeksintervals.Theinvitromaintenanceistimeconsumingandlaborious,moreoverthemicrobialcontaminationcannotbeexcluded.Cryopreservationisperspectivetechniqueforsafeandrelativelycheaplongtermmaintenanceofplantcells,tissuesandorgans.Inrecentyearsseveralreliablecryopreservationprotocolshavebeendeveloped.Themostoftenusedareairdrying,classicalslow-freezing,encapsulation/dehydration,vitrificationanddropletfreezing/3/.Theclassicalslow-freezingprotocolisespe-ciallyconvenientforrapidlygrowingembryogenictissuewithhighregenerationability.ThisprotocolwasusedforstorageofseveralAbies speciesandhybrids.EmbryogenictissueofAbies alba/4/,A.cephalonica/5/,A. fraseri /6/andhybridsA. alba x A. numidica,A. albaxA.cephalonica/7/wassuccessfullystoredinliquidnitrogen.Inourlaboratory,embryogenictissuehasbeeninitiatedfromimmaturezygoticembryosofAbies alba.Fourcelllinesthatwerecharacterisedbyhighmaturationcapacityhavealsobeencryopreserved.Thisstudyisai-medtogivethepreliminaryresultsobtainedinexperimentsfocusedoncryopreservation.

Material and methods

Initiation and proliferation of embryogenic tissuetheembryogenictissueofAbiesalbaMill.wasinitiatedfromimmaturezygoticembryosenclosedinmegaga-metophyte(Fig.1)ThenutrientmediumDCR(GuptaandDurzan1985)contained6-benzyladenin(1mg.l-1)assoleplantgrowthregulatoraswellaswassupplementedwithenzymaticcaseinhydrolysate(1000mg.l-1),glutamine (500mg.l-1),glycine (20mg.l-1)andvitamins.Sucrose (2%)wasusedasacarbonsource.Themediumwassolidifiedwithgelrite(0.3%).Mediumofthesamecompositionwasalsousedfortissueprolife-ration.Thecultureswereregularlytransferredtofreshmediumin3weeksintervalsandkeptindarkat23°Cincultureroom.FourcelllinesA01,A30,A31,A32wereincludedintheexperiments.

Fig. 1. Extrusion of embryogenic tissue from megaga-metophyte explant.

Fig. 2. Tissue regeneration after cryopreservation.

Cryopreservation procedurefor cryopreservation the slow-freezing techniquewasused.1.5gofwellgrowing tissuewas transfe-rredtosolidproliferationmediumcontainingsorbitol(0.5M)andculturedfor24hours(pretreatment).AfterpretreatmentthetissuewascollectedfromtwoPetriplatesandre-suspendedin9mlofliquidpretreatmentmedium.Gradually,during1hour10%DMSOwaspipettedtoreachthefinalconcentration5%(thesam-pleswerekeptonice).Following,thesuspensionwaspipettedintocryovials(1.8ml)andthecryovialswereplacedtoMr.Frostycontainerfilledwithisopropanol.Finallythecontainerwastransferredtodeepfreezer(-80°C).Asthetemperatureincryovials,controlledbythermometerinonecryovial,reached-40°C,thesampleswereplungedintoliquidnitrogenandstoredtherefor4–5days.Thawingofsamplesoccurredinwater bath at 40 °C.The control 1 (C1) tissuewaspretreated but not frozen, immediately after pretre-atmentwastransferredtoproliferationmedium.Afterthawing the tissue was maintained on proliferationmediumandvisualobservationsweredoneregularlyin4–5daysintervalsunderstereomicroscope.Microscopic observationsthestructureofsomaticembryoswasfollowedusingsquash preparations. Small pieces of tissue wasstainedwith 2% acetocarmine and examined underZeissAxioplan2brightfieldmicroscope.


Thetissueafterthawingstartedtoregeneratearoundthe7–9daysandmassivegrowthoccurredfollowingthesecondweekofculture(Fig.2).Allthefourcelllinessurvivedcryopreservationwithindividual regeneration(regrowth)frequency100%.TheregenerationcapacityofC1 tissueswasalso in100%, suggesting no harmful influence of pretre-atment solutionon tissue.Similarly, inPinus radia-tanotoxiceffectwasexertedontissueafterpretre-atment/9/.Theembryogenictissueofconiferspecies


Praha 3. až 5. září 2019 142wascharacterisedbyhighregenerationabilityaftercryopreservation.InAraucariaangustifoliatheregrowthoftissue60daysaftercryostoragewas100%/10/.Similarly,inPinuspinaster100%recoverywasachievedincryopreservedembryogenictissue/11/.EmbryogenictissueofAbiesalbaisofwhitecolorandmucilaginousconsistence/12/.Microscopicinvestigati-onshowedpresenceofnumerousbipolarstructures-somaticembryoswithdistinguishablemeristematicemb-ryonalparts(„head“)connectedwithlongsuspensor.Thesuspensorcellsarehighlyvacuolatedandarrangedintoabundle.Theembryosarepresentasindividualstructuresor,several„heads“arejoinedtogetherforminghugestructuralcomplex.Thisstructuralorganizationisalsomaintainedaftercryopreservation(Figs.3,4).Structuralinvestigationsrevealed,duringcryopreservationthebipolarorganisationofsomaticembryoswasdisintegratedand in thesubsequentpost thawperiod theoriginal structureof somaticembryoswas resto-red/13/.

Fig. 3. Bipolar somatic embryo in cryopreserved and regenerated embryogenic tissue.

Fig. 4. Somatic embryos with connected meristematic „heads“ and suspensors in cryopreserved and rege-nerated embryogenic tissue.

Literature/1/HakmanI.,FowkeL.C.,vonArnoldS.,ErikssonT.:Thedevelopmentofsomaticembryosin tissuecultures

initiatedfromimmatureembryosofPicea abies(Norwayspruce).PlantSci.38,1985:53-59./14/AlvarezJ.M.,CortizoM.,Ordás,R.J.:CryopreservationofsomaticembryogenicculturesofPinuspinaster.CryoLetters33,2012:476-484.

/2/ChalupaV.:SomaticembryogenesisandplantregenerationfromculturedimmatureandmatureembryosofPi-cea abies (L.)Karst.Comm.Inst.For.Czechosloveniae14,1985:57-63.

/3/PanisB.,LambardiM.:Statusofcryopreservationtechnologiesinplants(Cropsandforesttrees).In:TheRoleofBiotechnology,VillaGuiliano,Turin,Italy,5-7March,2005,pp.43-54.

/4/KrajňákováJ.,BertoliniA.,GömöryD.,VianelloA.,HäggmanH.:Initiation,long-termcryopreservation,andrecoveryof Abies albaMill.embryogeniccellline.InVitroCell.Dev.Biol.-Plant49,2013:560-571.

/5/KrajňákováJ.,SutelaS.,AronenT,GömöryD.,VianelloA.,Häggman,H.:Long-termcryopreservationofGreekfirembryogeniccelllines:Recovery,maturationandgeneticfidelity.Cryobiology63,2011:17-25.

/6/PullmannG.S.,OlsonK.,FischerT.,EgertsdotterU.,FramptonJ.,BucaloK.:Fraserfirsomaticembryogenesis:highfrequencyinitiation,maintenance,embryodevelopment,germinationandcryopreservation.NewForest47,2016:453-480.

Acknowledgemen

TheresearchwassupportedbySlovakGrantAgencyVEGA,projectNo.2/0056/18.

/7/SalajT.,MatusikovaI.,PanisB.,SwennenR.,SalajJ.:Recoveryandcharacterisationofhybridfirs(Abies alba x A.cephalonica, Abies alba x A. numidica)embryogenictissuesaftercryopreservation.CryoLetters31,2010:206-217.

/8/GuptaP.K.,DurzanD.J.:Shootmultiplicationfrommature treesofDouglasfir (Pseudotsuga menziesii)andsugarpine(Pinuslambertiana).PlantCellRep.4,1985:177-179.

/9/LinerosY.,BalocchiC.,MuñozX.,SanchezM.,RiosD.:CryopreservationofPinus radiata embryogenictissue:effectsofcryoprotectivepretreatmentsonmaturationability.PlantCellTiss.OrganCult.135,2018:357-366.

/10/FragaH.P.F.,VieiraL.N.,PutkammerK.,daSilvaJ.M.,dosAnjosK.G.,OliveiraE.M.,GuerraM.P.:High-effi-ciencycryopreservationofAraucaria angustifolia (Bertol.)Kuntzeembryogeniccultures:ultrastructuralcharacterisati-onandmorpho-physiologicalfeatures.PlantCellTissueandOrganCultures124,2016:307-318.

/11/AlvarezJ.M.,CortizoM.,OrdásR.J.:CryopreservationofsomaticembryogenicculturesofPinus pinaster. CryoLetters33,2012:476-484.

/12/GajdošováA.,VookováB.,KormuťákA.,LibiakováG.,DoleželJ.:Induction,proteincompositionandDNAploidylevelofembryogeniccalliofsilverfiranditshybrids.BiologiaPlantarum37,1995:169-176.

/13/SalajT.,MatusovaR.,PanisB.,SwennenR.,SalajJ.:TissueregenerationofAbiesembryogeniccelllinesafter1yearstorageinliquidnitrogen.Biologia71,2016:93-99.


Praha 3. až 5. září 2019 144

Růst kořenů ozimé pšenice v odlišných dlouhodobých re-žimech hnojení

Root growth of winter wheat under long-term different fertilization systems

Summary

The growth of roots of winter wheat in long-termexperiments was observed at two sites with diffe-rentsoilandclimateconditions.Thetreatmentwithmineral fertilizers showed the highest root densityand thegreatest rootdepth inbothexperimental si-tes.Organicfertilization increasedrootgrowthonlyon lighter, sandy-loam soil at Lukavec. On morefertile, loamysoilatRuzyně, thedifferencesinrootgrowth among the treatments were not significant.Key words: organic and mineral fertilization; root density; effective root depth

Souhrn

Růstkořenůozimépšenicevdlouhodobýchpokusechbylsledovánna2stanovištíchsodlišnýmipůdněkli-matickýmipodmínkami.Variantadlouhodoběhnoje-náminerálnímihnojivyvykazovalanejvětšíhustotua hloubku kořenů na obou stanovištích. OrganickéhnojenízvyšovalorůstkořenůjennapísčitějšípůděvLukavci.NaúrodnějšípůděvRuzyninebylyrozdí-lyvrůstukořenůmezivariantamipokusuvýznamné.

Klíčová slova: organické a minerální hnojení; husto-ta kořenů; efektivní hloubka kořenů

Pavel Svoboda, Jan Haberle

Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i, tým produkční fyziologie a výživy rostlin, Drnovská 507/73, 161 06, Praha 6, [email protected]

Úvod

Růstkořenovéhosystémuplodinurčujezásobuvodyaživindostupnouplodinámvpůdě.Základnímukaza-telemjehloubkaadistribucekořenůvpůdnímprofilu.Údajeohloubcekořenůjsoudůležiténejenprohod-noceníefektivníhovyužitívodyaživinzpůdníhoprofilu,aleizhlediskaredukcerizikavyplavenínitrátůzkořenovézóny/3/.Změnahloubkyahustotykořenůhnojenímamístnímipodmínkamimůžemítvýznamnédůsledkypročerpánívodyaživinzpodloží/1/.Cílemtohotopříspěvkubyloporovnatrůstkořenůozimépšenicevdlouhodobýchrežimechorganickéhoami-nerálníhohnojenína2rozdílnýchpůdněklimatickýchstanovištích.

Materiál a metody

VdlouhodobýchpolníchpokusechVÚRV,v.v.i.vPrazeRuzyni (hlinitá,vpodorničí jílovito-hlinitápůda,Cambisol,prům.ročníteplota7,9°C,ročníúhrnsrážek472mm)avLukavci(písčito-hlinitá,vpodorničíhlinito-písčitá půda,Luvisol, průměrná roční teplota 7,5 °C, roční úhrn srážek 666mm) byl sledován ve3ročnících(2014až2016)růstkořenůozimépšenice(Mulan,Julie).Kořenybylysledoványna3variantáchúrovněhnojení:• bezhnojení–kontrola,• sorganickýmhnojením:hnojem(Lukavec,40t/ha),kejdouprasatseslámou(Ruzyně,20t/ha,3tslámy/

ha),• sminerálnímhnojením(50–100kgN/ha,60kgP2O5/ha,60–120kgK2O/ha).Kořenybylysledoványpokvetení,vobdobízráníplodiny,kdydosahujínejvětšíhloubky.Vzorkypůdybylyodebíránykovovousondouoprůměru5cmvnejméně3opakováníchpovrstvách10cmaždohloubkybezvýskytukořenů.Kořenybylyvyplavenyvodou,bylaurčenajejichcelkovádélkavevzorkupodleTennanta/5/avypočtenadélkakořenůvcm/cm3půdy,cožpředstavujehustotukořenů.Výsledkybylystatistickyzpra-covány(ANOVA,Tukeytest).

Výsledky a diskuse

Naoboustanovištíchbylypatrnérozdílyvrůstukořenůpšeniceujednotlivýchvariant(graf1a2).Největšídélka(hustota)kořenůbylapozorovánanavariantěsminerálnímhnojením,zvýšeníoprotikontrolebyloza-znamenánotakřkavcelémpůdnímprofilu.VRuzynitopředstavovalozvýšenícelkovédélkykořenůo25%,vLukavcio52%.Neprokázalasezdetedysoučasnáredukcerůstukořenůdohloubky,kterásepodleně-kterýchautorůmůžeprojevitpřivelkýchdávkáchminerálníhodusíku/4/.Uorganickéhohnojenídošlotakékurčitémuzvýšenírůstukořenůoprotinehnojenékontrole,avšakzvýšenýrůstkořenůbylzaznamenánjennastanovištivLukavci(o24%oprotikontrole).Nejmenšírůstkořenůbylzaznamenánnakontrolebezhnojení,nastanovištivLukavci.Rozdílymezivariantamibylytedyvícepatrnénachudšíhnědépůděspísčitýmpo-dorničímvLukavcinežnaúrodnějšípůděvRuzyni.

Graf 1: Délka (hustota) kořenů ozimé pšenice v jed-notlivých vrstvách půdního profilu na stanovišti v Ru-zyni (průměr 3 let)

Graf 2: Délka (hustota) kořenů ozimé pšenice v jed-notlivých vrstvách půdního profilu na stanovišti v Lu-kavci (průměr 3 let)

NavšechsledovanýchvariantáchvLukavcibylazjištěnaoprotiRuzynivětšídélka(hustota)kořenůvhorníorničnívrstvě,do30cm.Tatovrstvapředstavovalapřes70%zcelkovédélkykořenů,vRuzynitobylojen55%(tab.1).Ikdyžcelkovádélkakořenůvpůdnímprofilu0až120cmbylanaoboustanovištíchtéměřstej-ná(P=0,7192),rozloženíkořenůvprofilusevýraznělišilo.Průkazněselišiladélkakořenůvhorní30cmvrst-věpůdy,kdyvLukavcibylavětšío32%nežvRuzyni(P=0,00017).Vpodorničníchvrstváchjižtomubylonaopak,délkakořenůvRuzynistatistickyprůkazněpřevyšovalanízkoudélkukořenůvLukavci.Ztoholzeusuzovat,žerůstkořenůznačněovlivňujevedleklimatickýchpodmínektakésloženíamocnostjednotlivýchpůdníchhorizontůnastanovišti.Tovšesepromítloidodiferenciacemaximálnídosahovanéhloubkykoře-

(cm) 0–30 30–60 60–90 90–120

Ruzyně 55 25 16 4

Lukavec 71 19 9 1

Tab. 1: Délka kořenů ozimé pšenice v jednotlivých 30cm vrstvách půdního profilu (v procentech z celko-vé délky kořenů, průměr variant)

nů,kdykořenypšenicedosahovalyvLukavci105cmhloubkynahnojenýchvariantách,nanehnojenékon-trolevprůměrujendo85cm.VRuzynidosahovalykořenypšeniceojediněleipodhloubku120cmane-bylyzjištěnyvýraznérozdílymezivariantami.Vpozdějšíchfázíchrůstuplodinyjevyužívánavodaaživinyzhlubšíchpodorničníchvrstevpůdy,takjakkořeny postupně pronikají do hloubky a zvyšuje sejejichhustota.Kořenydovětšíchhloubek lépepro-nikají i s pomocí biopórů po rozložených kořenech

předplodin,činnostíedafonuapod.Někdyjepronikáníkořenůdohloubkyztíženoutuženímpůdynebovýraz-nýmpodílemskeletu.Hustotakořenůplodinvevětšíchhloubkáchbývámenší,uvětšinyplodinvčetněobilninseshloubkouexponenciálněsnižuje.Propříjemvodyaživinjedůležitátzv.efektivníhloubkaprokořenění.Jetohloubka,kdekořenyjsouještěschopnéefektivněvyužítvoduaživinyztěchtovrstev/4/.Obecněbývázhrubao10–25cmmenší,nežjemaximálníhloubkakořenů.Udáváse,žehustotakořenů1až2cmna1cm3 půdyjeještědostačujícízhlediskauspokojivéhočerpánívodyaživinkořenyplodinyzhlubšíchvrstevpůdy.


Praha 3. až 5. září 2019 146

Poděkování

PříspěvekbylpodpořenprojektyMZeČRQK1720285aRO0418.

Graf 3: Efektivní hloubka kořenů pšenice (hustota kořenů více než 2cm/cm3) v jednotlivých letech

Efektivníhloubkakořenůpšenicevprůběhusledovanýchletkolísala(graf3a4),cožmohlobýtzpůsobenotakémnožstvímarozloženímsrážekvjednotlivýchletech.

Obecně lze říci, že průkazně nejmenší efektivníhloubkakořenůpšenicebyladosahovánanadlouho-doběnehnojenévariantěvLukavci,minerálníhnoje-nívykazovalonaoboustanovištíchnejvětšíefektivníhloubku kořenů.V ročníku 2016 jsme zaznamenalinejmenšírůstkořenůpšenicedohloubky,hlavněnastanovištivRuzyni.Poměrně velké množství skeletu v půdním profiluv Lukavci do určité míry znesnadňovalo sledovánírůstukořenů,alenapř.nedestruktivnímetodysledo-váníkořenůnámneumožňujídostatinformaceohus-totěkořenůvjednotlivýchvrstváchpůdyneboodo-sahovanéhloubcekořenů/2/.

Graf 4: Efektivní hloubka kořenů pšenice (hustota ko-řenů více než 2cm/cm3, průměr 3 let)

Literatura/1/KautzT.etal.2013.Nutrientacquisitionfromarablesubsoilsintemperateclimates:Areview.SoilBiologyand

Biochemistry57:1003–1022.DOI:10.1016/j.soilbio.2012.09.014./2/StředaT.,HaberleJ.,KlimešováJ.,SvobodaP.,StředováH.,KhelT.2017.Metodikaodběruahodnoceníkoř.

systémupolníchplodin.Cert.metodika.MendelovaUniverzitavBrně,VÚRV,v.v.i.Praha./3/SvobodaP.,KurešováG.,NeumannováA.,HaberleJ.2017.Rizikovyplavenínitrátůuzeleninaplodinsrůznou

hloubkoukořenů.Úroda65(12),493-496./4/SvobodaP.,HaberleJ.2006.Theeffectofnitrogenfertilizationonrootdistributionofwinterwheat.PlantSoil

andEnvironment,52:308-313./5/Tennant,D.1975.Atestofamodifiedlineintersectmeth.ofestimatingrootlength.J.ofEcology,63,995-1001.


Parametry klíčení semen a počátečního růstu semenáčků

Parameters of seed germination and early growth of seedling

Summary

Seed germination is a test commonly used in plantbiology, ecology, agricultural and forestry experi-ments.Inthistext,thebasicterminologyisexplainedand a simple design of the experiment on seed ge-rmination and early growth is described includingthe specification of measurable seed and seedlingcharacteristics. Various pitfalls, that may arise du-ring thecreationof theexperimentor in thecollec-tionofdata,arementioned.Thetextisintendedforeducated public and students from various schools.

Key words: germination energy; germination index; germination rate; seed germination; seedling vigor index

Souhrn

Klíčivostjeběžněpoužívanýtestnejenvoceňováníosiva,ale takévbiologii rostlin,ekologii, zeměděl-skémalesnickémpokusnictví.Vtomtotextujsouvy-světlenyzákladníterminologickénástrojeaprincipyproblematiky klíčivosti semen a jejich počátečníhorůstu.Jezdepopsánjednoduchýdesignpokusuvčet-ně specifikace měřitelných charakteristik, který lzeaplikovatvběžnépraxi.Zmíněnajsourůznáúskalí,kterámohouvzniknoutběhemzakládánípokusunebopřizískáváníbazálníchdat.Textjeurčenpoučenéve-řejnostiastudentůmnejenbiologickéhosměrustudia.Klíčová slova: energie klíčení; index klíčivosti; index vitality semenáčků; klíčivost semen; rychlost klíčení

Božena Šerá

Prírodovedecká fakulta, Univerzita Komenského v Bratislavě, Ilkovičova 6, Bratislava, Sloven-sko, [email protected]

Úvod

Semenojerozmnožovacíorgánsemennýchrostlin,díkykterémurodičovskérostlinypředávajísvůjgenetickýmateriáldalšígeneraci.Rostlinyvzniklézesemennesouvlastnostiobourodičů,protomápohlavnírozmno-žovánívelkývýznamprovariabilitunovýchjedincůaprovývojdruhu/4/.Vlastnostisemenjsoudánygene-ticky,jsoutopodmíněnéznaky,kteréjsoujenzčástizávislénaprostředíjejichdozráváníanáslednéhorůstu.Prostřednictvímsemenbudoucírostlinapřežívánepříznivépodmínkyprorůst (bankasemen-seedbank),můžesešířitkrajinou(šířenísemen–seeddispersal).Morfologickástavbaabiochemickésloženísemenejedánogenetickýmzáklademadourčitémíryjetakéovlivněnosezónnímipodmínkami.Pletivasemenmajívýznamněsníženýobsahvody(dehydratacepletiv)ametabolickouaktivitu.Obecnělzedělitsemenarůznýchdruhůrostlinnadvěskupiny,podletoho,kolikjejichpletivaobsahujívody.Ortodoxnísemenamajípletivasnízkýmobsahemvodyasemenarekalcitrantníobsahujípodstatněvícevody.Pokudurekalcitrantníchsemendojdekezvýšenídehydratacepletiv,semenoztrácíklíčivostaumírá.Ortodoxnísemenamohoupřežívatrůznénepříznivéživotnípodmínkypodstatnělépe/6/.Uvnitřsemenejeuloženoembryo(zárodek)azásobnílátky,předevšímškroby,glycidyalipidy,kterésloužívpočátkurůstujakovýživazárodku/5/.Klíčenísemenejeobnoveníjehometabolickéaktivity,docházíkpro-dlužováníbuněkradikuly(kořínku)ahypokotylu(článekpodděložní)uembrya.Vlaboratorníchpodmínkáchsezavyklíčenésemenopovažuje takové,kterémáviditelnýkořínek.Kořínekprorazilpovrchovouvrstvusemene,osemení(testa),ajedlouhýcca1–3mm.Klíčovouúlohupřiklíčeníapočátečnímrůstuhrajekořínek(poslézekořen),tedyjehopřítomnost,délka,hmotnost,způsobvětvení,početšpičekapod.Kořínekjeprvnímrostlinnýmorgánem,kterýumožňujeembryuprvníkontaktsvnějšímprostředím.Jaksepostupněvyvíjí,za-čínázajišťovatpříjemvodysrozpuštěnýmiživinamiaumožňujezakotvenívpůdě.Vnásledujícímtextujsouuvedenynejčastějšísledovanécharakteristiky,kterélzezískatzklíčícíchsemenasemenáčkůrostlinpřijejichpočátečnímvývoji.Klíčenísemen,jakjednoděložných,takdvouděložnýchrostlin,jebuďnadzemní(dělohajevynesenanadpovrchpůdy)nebopodzemní(dělohazůstávápodpovrchempůdyobr.1).

147


Nadzemní(epigeické)klíčeníjedobřepopsánoufa-zolusetého(Phaseolus vulgaris,dvouděložné)auci-bule seté (Allium cepa, jednoděložné). Podzemní(hypogeické)klíčeníjecharakteristickénapříkladprohrách setý (Pisum sativum, dvouděložné) a rostlinylipnicovité(Poaceae,jednoděložné).Klíčivost semen a počáteční růst semenáčků patřímezi oblíbené charakteristiky ukazující na kvalitutestovanýchsemen/8/ajehlavnímparametrempro-fesionálnísemenářskékontroly/2/.Testyklíčivostisemohou používat také při studiu zlomení dormance,alelopatienebostudiu toxicitykontaminovanépůdyavody.

Materiál a metody

Založení pokusuTestyklíčivostijsoučastopoužívanéijakodoplňujícíinformacekrůznýmbiologickýmaekologickýmvý-zkumům.Jejichoblibaspočíváivefaktu,žesedajícelkemjednodušeprovéstajsounenáročnénamateriálnívybavení.UcílenýchzemědělskýchrostlinjedobrépostupovatpodlepravidelISTA(Mezinárodníasociaceprozkoušeníosiv),kterásevztahujínacelkovétestykvalityosiva.Použitístandardizovanémetodikyzajistíjednakreprodukovatelnostajednakmožnostporovnánízískanýchúdajůsjinýmilaboratořemi.Jistounevý-hodoujejejichšpatnádostupnostaprůběžnézměny(zpřesňování)vtěchtometodikách.Klíčivostísemensezabývámjižpoměrnědlouhoudobuazatenčasjsemsivypracovalaurčitýdesignlabo-ratorníchtestů.VtestechlzepoužítplastovéneboskleněnéPetrihomisky,kdyproběžnouvelikostsemen(mák,pšenice,řepka)stačíprůměrcca9cm.Plastovémiskyjsoulepšípromanipulaci,protoženekloužouajsoulehčí.Skleněnémiskynaopaklzevelmidobřevydezinfikovat(možnostrecyklace)amíttakbiologickyčistýprostor.Uspecifickýchpokusůzaměřenýchnavlivinhibičníchnebostimulačníchlátekjenutnépoužívatchemickyčistémisky,cožlzedocílituskleněnýchPetrihomisek,neboujednorázovéhopoužitíplastových.

148

Obr. 2: Optimální rozložení 30 semen na ploše Pet-riho misky (6 řad po 3, 5, 7, 7, 5 a 3 semenech). Opa-kovaně lze určit pořadí semen (kolečko označuje prv-ní semeno a šipka směr dalších pozic).

Obr. 1: Rozdíly mezi nadzemní a podzemní klíčivostí semen s ohledem na jedno nebo dvouděložnost rostlin

Nadnomiseksenakladeněkolikvrstevsterilníchfil-tračníchpapírů(cca3kusy),kterésezvlhčíapakte-prve umísťujeme jednotlivá semena (dezinfikovaná,nebo bez ošetření). Pracuje se pomocí pinzety, abynedošloknežádoucímkontaminacímsemen.Seme-na byměla být viditelně zdravá a rozprostřena tak,abysevzájemněnedotýkala.Naobr.2jeznázorněnorozmístění30 semen,které lze taktopoužít.Designpokusu je pak zpravidla 30 semen na jednumiskua 5misek na jedno ošetření. Při konkrétním rozlo-žení semennamisce (jeznámapozice jednotlivýchsemen),jepotéznámtakévývojjednotlivýchsemenvčase.Přistatistickémzpracovánítakovýchdat,lzepakpoužítpárovétesty.Vexperimentálnípraxibývákeklíčivostiapočáteč-nímurůstutaképoužívánsloženýfiltračnípapír,kdesedáposkládatvětšípočetsemen.Zpravidlabývápo-užito4x50semennebo4x100semen.Určitounevý-hodoutohotozpůsobuzaloženípokusujehoršíkont-rolovatelnostazajištěnístejnýchrůstovýchpodmínekprovšechnasemena.

Vliv abiotických a biotických faktorů na vlastnosti rostllin149Vpokusech,kdejezajišťovánaklíčivostsemen,sepoužívajísemena,kterábylazevzorkunáhodněvybraná(velmidůležitýkrok)apronabobtnánísemensepoužívádeionizovanávodanebopřevařenávodazvodovodu.Pokudovšempočátečnírůstsemenáčkůmáodpovědětnaotázkuvlivupoužitézálivky,pakbysemenamělabýtpřibližněstejněvelká(cílenývýběr)anapřednabobtnalávdeionizovanévodě.Pakbymělabýtpoužitapříslušnátestovacílátkavurčitékoncentraci.Množstvítekutinyjenutnopřizpůsobitdanémudruhurostliny(velikostsemen),kteránebývávětšínež6mlnajednumisku,přičemžjenutnéoptimálnívlhkostprůběžněkontrolovat.Běžněpoužívanásemenavlaboratorníchpodmínkách(tmaxcca20°C)začínajíklíčit3.–5.denpozaloženípokusu.Platí,ženěkterásemenavyžadujíproklíčenítmuajinástřídánítmyasvětla.Přisledovánípočáteč-níhorůstusemenáčkůjenutnépokusprovádětpřirežimuden/tmaanastaveníosvětleníbyměloodpovídatfyziologickýmpotřebámdanéhodruhurostliny.Intenzitaozářeníurčujerychlostfotosyntézy.Prodruhyrost-linsestředníminárokynasvětlostačífotonováozářenostcca40–50μmol·m–2·s–1.Den,kdyseobjevíprvníklíčícísemenojepak1.dnemklíčení.Jerozumnépokusskončit,kdyžsezačínajízvětšovatděložnílístky.PokusynaPetrihomiskáchbynemělybýtcíleněvedenynapopisrůstusemenáčků,protožemechanismyne-odpovídajífyziologickýmpodmínkámpřinormálnímrůstuvpřirozenýchpodmínkách.Charakteristiky klíčení semen Následnějsoupředstavenynejčastějšícharakteristikypopisujícíprocesklíčenísemen:klíčivostsemen,rych-lostaenergieklíčeníaindexklíčivosti.Všechnyuvedenévzorcejsoupřizpůsobenypronásledujícídesignpokusu:5Petrihomiseknajednoošetřenía30semennajednumisku.Klíčivost semenvyjadřujeprocentuálnímnožstvívy-klíčenýchsemendanéhovzorkuzaoptimálníchpod-mínekvčasevymezenémproklíčení(tedyvobdobí,kdyjeklíčeníukončeno).Klíčivostsemen(seedgermination)-SG:

𝑆𝐺 =∑ N𝑃𝑖 𝑗

305𝑖=1

5 × 100 %

Rychlost klíčení je poměr počtu vyklíčených semennazačátku(jbegin)anakonci(jend)stanovenédoby,kterýsevyjadřujevprocentech.Rychlostklíčení(germinationrate)-GR:

𝐺𝑅 =∑ N𝑃𝑖 𝑗𝑏𝑒𝑔𝑖𝑛

N𝑃𝑖 𝑗𝑒𝑛𝑑5𝑖=1

5 × 100 %

Energie klíčení je často uváděnou charakteristikou,která není zcela jednoznačně stanovena /3, 9/. Pro-tojenutnévždyuvádět,jakbylastanovena.Energieklíčeníbuďtovyjadřujeprocentuálnímnožstvívyklí-čenýchsemenvzorkuvdanémčase (vobdobípředukončením procesu klíčení) nebo jako (viz vzorec)procentuální množství vyklíčených semen danéhovzorku,kterýklíčíaždodobynejvyššíhopočtuvyklí-čenýchsemenza24hodin.Energieklíčenívypovídáointenzitěavyrovnanostiklíčení/1/.Pokudodečítá-mekaždýdennověvyklíčenásemenanajednotlivýchPetrihomiskách,získámeposloupnosthodnotnPi(j).

Průměrnáenergieklíčení(meangerminationenergy)–MGE:

𝑀𝐺𝐸 =∑

max𝑗𝑛𝑃𝑖(𝑗�

305𝑖=1

5 × 100 %

Klíčivost,energieklíčeníarychlostklíčeníjsoučas-topoužívanéparametrykvalityzemědělskéhoosiva,květinářských,zelinářskýchalesnickýchkomodit/8/.Z dalších používaných a užitečných parametrů lzeprezentovatindexklíčivosti,kterýjesoučtempoměrůpočtu vyklíčených semen a příslušného (n1; n2;…nx)měřenéhodne.Indexklíčivosti(germinationindex)-GI:

𝐺𝐼 =∑ ∑ N𝑃𝑖 𝑗

𝑗�𝑗=𝑛1; 𝑛2; … 𝑛𝑥

5𝑖=1

5,kde

i-indexPetrihomisky,j-indexdnekultivace,k-indexsemene,NPi(j) -početklíčících semenna i -Petrihomisce,j -denpokusu.Charakteristiky počátečního růstu semenáčkůVpočátečnímrůsturostlinjsounejběžnějšímiuvádě-nýmicharakteristikamijejichprůměrnádélkaahmot-nost,kterémohoubýtstanovenyrůznýmzpůsobem.Následujícívzorcepopisujípostupzískáníprůměrné


Závěr

Článekobsahuječtyřipodkapitoly,kterénasebelogickynavazují.Nejdřívejsouvysvětlenypotřebnétermíny,předevšímklíčivostsemen,nadzemníapodzemníklíčivost.Následujepopisdesignutestuklíčivosti,kterýlzepoužítusemensběžnouvelikostíasrychlýmnástupemklíčení.Dálenásledujevýčetnejběžnějšíchcharak-teristik,kterélzezískatzpočtuvyklíčenýchsemen.Poslednípodkapitolaobsahujecharakteristiky,kteréjsousvázányspočátečnímrůstemsemenáčků.Vypovídacísílauvedenýchcharakteristikastatistickévyhodnocenídatvzhledemkeklíčivostiapočátečnímurůstubudouobsahemněkteréhozdalšíchpříspěvků.

Literatura/1/Bam,R.K.,Kumaga,F.K.,Ori,K.,Asiedu,E.A.:Germination,vigouranddehydrogenaseactivityofnaturally

agedrice(OryzasativaL.)seedssoakedinpotassiumandphosphorus.AsianJournalofPlantSciences,5,2006:948-955.

/2/Elias,S.:Seedqualitytesting.561-601,In:BastraA.S.(ed.),Handbookofseedscienceandtechnology,FoodProductsPress,NewYork,2006.

150délky semenáčku, která vychází z údajů od jednot-livých semenáčků, a hmotnosti sušiny semenáčku,který vychází z hmotnosti sušiny všech semenáčkůz jednotlivých Petrihomisek.Na tomto příkladu jeukázáno,žejenutnévždypopsat,jakbylopostupo-vánopři získáváníbazálníchdat (Jakbylypočítányprůměry?Šlooživouhmotuneboosušinu?).Průměrnádélkasemenáčku(meanlenghtofseedling)

𝑙 =∑

∑ 𝑙𝑘𝑃𝑖30𝑘=1 𝑗

305𝑖=1

5 mm

Hmotnostsušinysemenáčku(dryseedlingweight)-

𝑤 =∑ ∑ 𝑤𝑘𝑃𝑖

30𝑘=1

5𝑖=1

5 mg

Vzhledemk tomu,žemnohodruhůrostlinmápod-zemní klíčení, lze u jejich semenáčků rozlišit nad-zemní(S,shoot)apodzemní(R,root)část.Toholzevyužítauváděttakédélkynadzemníapodzemníčásti,nebojejichhmotnosti.Usemen,kteráklíčínadzem-ně,býváproblémspřesnýmrozlišenímhranicemezikořínkema hypokotylem, proto se tyto charakteris-tikystanovujíustaršíchrostlinajenupokusů,kteréneprobíhalynaPetrihomiskách,alevagarovýchná-dobách, v květináčích nebo na záhonech.Rozlišenínadzemníapodzemníčásti lzevyužítprostanovenípoměru R/S, kdy lze kalkulovat nejen s délkami ahmotnostmi,aleismnožstvímspalnéhotepla,obsahuuhlíkuapod./7/.Zdejsoupředstavenytakédvěpoměrněkomplexnějšícharakteristiky,kteréodrážejíjakklíčivost,takrůsto-

vévlastnostisemenáčků.Prvnícharakteristika(Indexvitality semenáčku I.) je odvozena z délek a druhá(IndexvitalitysemenáčkuII.)zhmotnostísemenáč-ků.Platízdetotéžcovýše,tedy,žejepotřebapreciz-níhometodickéhovyjádření,abybylovždyjasné,jakbylapopisovanácharakteristikazískána.Důležité jezmínit,žeačkolivjezažitýnázevutěchtocharakte-ristik„index“,jsouoběcharakteristikyspříslušnýmrozměrem.IndexvitalitysemenáčkuI.(seedlingvigorindexI.)–SVII.:

𝑆𝑉𝐼 𝐼. =∑ N𝑃𝑖 𝑗

30 ×∑ 𝑙𝑘𝑃𝑖30𝑘=1 𝑗

305𝑖=1

5 mm

IndexvitalitysemenáčkuII.(seedlingvigorindexII.)–SVIII.:

𝑆𝑉𝐼 𝐼𝐼. =∑ N𝑃𝑖 𝑗𝑒𝑛𝑑

30 × ∑ 𝑤𝑘𝑃𝑖30𝑘=1

5𝑖=1

5 mg

,kdei -indexPetrihomisky,j-indexdnekultivace,k-indexsemene,NPi(j) -početklíčících semenna i -Petrihomisce,j-denpokusu,lk(j)-délkasemenáčkuvyrostléhozk -semene, j -denpokusu,lkPi(j)-délkasemenáčkuvyrostléhozk-semenenai -Petrihomisce, j-denpokusu,wk-celkováhmotnostk-semenáčkůnai-Petrihomisce,j-denpokusu.

/3/Ford-Robertson,F.C.(ed.):TerminologyofForestScience,TechnologyPracticeandProducts.SocietyofAme-ricanForesters,Washington,D.C.,1971.

/4/Lhotská,M.,Kropáč,Z.:Kapesníatlassemen/plodůaklíčníchrostlin.SPN,Praha,1985./5/Raven,P.H.,Evert,R.F.,EichhornS.E.:Biologyofplants.(5thed),WorthPublishers,NewYork,1992./6/Song,S.Q.,Patricia,B.,Pammenter,N.,Ntuli,T.M.,Fu,J.R.:Seedrecalcitrance:acurrentassessment.Acta

BotanicaSinica,45,2003:638-643./7/Šerá,B.:Jakfungujepoměrroot/shoot.66-74p.In:BláhaL.,ŠeráB.(eds),Významcelistvostirostlinyvevý-

zkumu,šlechtěníaprodukci.Powerprint,Praha,2013./8/Šerá,B.:Klíčivostjakoběžnýtestvbotanickémpozorování,šlechtěníaexperimentech.9-17,In:BláhaL.,Šerá

B.(eds),Příspěvkykproblematicezemědělskéhopokusnictví.Powerprint,Praha,2014./9/Willan,R.L.(ed):AGuidetoForestSeedHandling:WithSpecialReferencetotheTropics.FAOforestrypaper

no20/2,FAOofUSA,Rome,1985(http://www.fao.org/3/AD232E/AD232E00.htmdostupnédne25.5.2019).


Vliv stínu na denní průběh teploty listů

Impact of shade on the daily course of the leaf temperature

Summary

The course of vine leaves temperatures in the sunandintheshadewasmeasuredwithaninfraredther-mometer during a sunny clear summerdaywithoutwind, togetherwith the temperaturesofairandsto-ne and wooden pole surfaces. The temperaturesof the leaves are significantly lower than those ofthe stoneand thewoodenpoledue to transpiration.But, surprisingly, the leaf temperatures in the sha-de are only little lower than those in the sun. Thedifference isdiscussed.Further the long–wave ra-diation balance of the roofed spaces is discussed.Key words: leaf temperature; transpiration; radiati-on balance

Souhrn

Infračerveným teploměrembylměřenprůběh teplotosluněnéhoazastíněnéholistuvinnérévyvprůběhujasného,letního,bezvětrnéhodne.Současněbylymě-řenyteplotyvzduchuateplotypovrchukameneadře-věnéhosloupku.Teplotylistůjsoupodstatněnižšínežteplotykameneadřevěnéhosloupkukvůlitranspiraci.Teplotylistuvestínujsouvšakpřekvapivějenomálonižšínežteplotyosluněnéholistu.Rozdílyjsoudis-kutovány.Dálejediskutovánabilancedlouhovlnnéhozářeníkrytýchprostor.

Klíčová slova: teplota listů; transpirace; radiační bi-lance

Eduard Šiman

Agronom v důchodu, Vodní 80/29, 370 06 České Budějovice 5, [email protected]

Úvod

Podnětemkmémuzájmuovlivstínunarostlinybylopozorování,žepodvýšeumístěnýmistojanysfotovol-taickýmipanelyjebujnýbylinnýporost.Jednouzhlavníchpřekážekvýrobyelektřinyzeslunečníhozářeníjezáborzemědělsképůdy.Pokudbysepodařiloekonomickyvyužítjejichstínuanosnékonstrukcevzahradnic-kévýrobě,otevřelabysenováetapajejichrozvoje.Reagujitakénačlánek/1/,vekterémsenazákladěsouvislostimezipoměremizotopůkyslíku16a18vpro-duktechfotosyntézyateplotou,přinížfotosyntézaprobíhá,usuzuje,žerostlinyúčinněregulujísvojiteplotu.Podletěchtoautorůprobíhalaasimilaceuhlíkuvteplotáchblízkých21°Cjakvestromechseverskýchlesů,takvestromechrostoucíchvsubtropech.Mechanismustétoregulacezdevšakpopsánnení.Narostlinypodpanelydopadápraktickypouzedifúznízáření.Těsnéupevněnípanelůknosníkůmzhoršujetaké zásobovánívodou.Abych lépeporozuměl, proč sev těchtonepříznivýchpodmínkách rostlinámdařísledoval jsemza jasného letníhobezvětrnéhodneprůběh teplotplněvyvinutých listůvinnérévy, jednohoosluněnéhoajednohozastíněného.Jejichteplotyjsemporovnalsteplotamivzduchu,přibližněvodorovnéhokameneadřevěnéhosvisléhotrámku.Dálejsemposoudilvlivstínufotovoltaickýchpanelůporovnánímjejichdlouhovlnnéhozářenísezářenímjasnéazataženéoblohy.

Materiál a metody

Teplotavzduchubylaměřenalihovýmteploměremumístěnýmvevýši2metryvestínu.OstatníteplotybylyodečítányinfračervenýmteploměremPOWERFIXPROFI+PTSI9A1,vybavenýmlaserovýmukazatelemmístaměření.Teplotabylaodečítánapopřibližněpětivteřinovémustálení,ulistůzevzdálenostipřibližně5cm.Rozsahměřenípřístrojeje-40až+220°Cspřesností±2%±2°Cprokladnéhodnoty,provozníteplotaje0až40°Cpřivlhkostido75%.Dlouhovlnnézáření(zdánliváteplota)oblohyseměřilanamířenímtep-loměrunazenitoblohy.Vinnárévabylapřivázánakpergoleanetrpělasuchem.Vzhledemknízképřesnostipřístrojesedáleuvažujíjenzásadnírozdílynebotrendy.

Praha 3. až 5. září 2019 152

Výsledky a diskuse

Průběh teplot plně vyvinutých listů vinné révyNaměřené hodnoty teplot povrchů (graf 1) silně kolísají, patrně vlivem volné konvekce vzduchu.Teprveproloženímpolynomickýchtrendůvystoupíněkterésouvislosti.Obalistymajínižšíteplotunežokolnípro-středí–vzduch,obatedytranspirují.Osluněnýlistmámírněvyššíteplotunežzastíněný,alepodstatněnižšínežosluněnénetranspirujícípovrchyPrůměrnýteplotnírozdílmeziosluněnýmazastíněnýmlistemje1,9°C.Zřejmětedytranspirujepodstatněvíce.Trendyteplotyoboulistůjsoupodteplotníhranicí30°Cajendodobydosaženíteploty25°Cpodhranicí25°C.Topodporujenázor,žetranspiracejeregulovánanejensohledemnapotřebuzásobovatpletivakysličníkemuhličitýmamaximálněšetřitvodou,aletakésohledemnaoptimalizaciteplotníhorežimu.Zatímjetatovlastnostpopisovánaspíšejakovýjimečnánapř.udatlovépalmy/2/.

Graf 1: Denní průběh teploty vzduchu a povrchových teplot osluněného kamene, osluněného dřevěného trámku, osluněného a zastíněného listu vinné révy za bezmračného, bezvětrného letního dneSpojnice polynomického trendu mají hodnoty R2: kámen 0,9174, dřevo 0,8913, teplota vzduchu 0,9617, osluněný list 0,8323 a stinný list 0,624.

Podle/3/„C3rostlinyvykazujísaturacipřiintenzitáchodpovídajícíchasitřetiněmaximálníslunečníozáře-nostiunásvletnímobdobí.Jejichteplotníoptimumprofotosyntézujenevýraznévrozsahu15až25°C,maximumležíkolem30°C.“ProC3plodinysniž-šíoptimálníteplotoubytedyzastíněnípředstavovalomožnostjakzahorkasnížitspotřebuvody.Vliv stínu fotovoltaických panelůNadzemní části rostlin jsou ohřívány vzduchem alepředevšímzářením.Suchozemskérostlinyvyužívajíprofotosyntézunejvýše4%přijatéhoslunečníhozá-ření/4/.Ostatnípřijatézářenírostlinyohřívá.Literatura /5/ uvádí hodnotu solární konstanty (slu-nečníhozářenídopadajícíhokolmonahraniciatmo-sféry)1367±7W.m-2.Přinašízeměpisnéšířce49°slunečnízářenídopadápodurčitýmúhlem,kterýsepohybujeod0°přivýchodusluncepo17,5°vpole-dnezazimníhoslunovratu,nebo64,5°vpolednezaletníhoslunovratu.Jestližejenecelápolovinazáření

odražena,nebozpětněvyzářenaatmosférou,jakuvádíliteratura/6/,majíteoretickyrostlinyunásnavodo-rovnéplošekdispozici206W.m-2vpolednezazimníhoslunovratu,448W.m-2zarovnodennostia616W.m-2 za letního slunovratu.Tyto teoretické hodnoty dobře odpovídají skutečně naměřenýmhodnotámČeskéhohydrometeorologickéhoústavu/7/(tab.1).Vprůměru6–12%zdopadajícíhozářeníseodporostuodrazí/

Období

Suma glob.

záření (MJ.m-2)

Dělitel

Prům. intenzita glob. zář. (W.m-2)

XII.– II. 303 60*60*8*91,5 115III.–V. 1329 60*60*12*91,5 336VI.–VIII. 1679 60*60*16*91,5 319IX.–XI. 643 60*60*12*91,5 163Rok 3954 60*60*12*366 250

8/. Porovnáme-li tyto hodnoty se zářením černéhotělesa při běžných teplotách (vypočtených v tab. 2)podleStefanovaBoltzmannovazákonaI=σ.T4(kdeσ je Stefanova Boltzmannova konstanta 5,67.10-8),vidíme, jakvýznamné jedlouhovlnnézářenípanelů(ipřesnestoprocentníkoeficientemisivityzáření)protepelnoubilancirostlinpodnimi.Rostlinydlouhovln-nézářeníplněpohlcují/9/.Napříkladteplotafotovol-taickýchpanelůve14hodletníhočasuvkvětnu(přiobloze,zakrytéoblakyjenasizjednéčtvrtiny),dosa-hovalanaosluněnéstraněvprůměru33,5anastinnéstraně34,8°C.Na druhé straněmohou panely bránit rychlému ra-diačnímuvychladnutí,aktuálnímupřijasnýchnocích.Infračervený teploměr namířený na oblohu ukázalnapř.v ranníchhodinách (kvůlivyloučení rozptýle-néhozářeníslunce)přizataženéoblozeplus13°C,

Tab. 1: Meteorologickými stanicemi ČHMÚ naměře-né sumy globálního záření (průměr let 2001–2013) a jejich přepočet na intenzitu záření

Pro zjednodušení je trvání dne v zimě 8 h, v létě 16 h, na jaře a na podzim 12 h a měsíc 30,5 dne. Jde o orientační hodnoty, během dne má globální záření sinusový průběh.


Praha 3. až 5. září 2019 154

Literatura/1/Helliker,B.R.,Richter,S.L.:Subtropicaltoborealconvergenceoftree-leaftemperatures.Nature,454,2008:

511-514./2/Larcher,W.:Fyziologickáekologierostlin,AcademiaPraha,1988:129./3/Procházka,S.,Macháčková,I.,Krekule,J.,Šebánek,J.akolektiv:Fyziologierostlin,AkademiaPraha,2003:

155–156./4/Larcher,W.:Fyziologickáekologierostlin,AcademiaPraha,1988:28./5/Klabzuba,J.:AplikovanámeteorologieaklimatologieIV.díl,ČZUPraha,2002:15./6/Larcher,W.:Fyziologickáekologierostlin,AcademiaPraha,1988:32./7/Vaníček,K.,Dubrovská,I.,Metelka,L.,Pokorný,J.:Měřenísložekradiačníbilanceadlouhodobézměnyglobál-

níhozářenívČR.SborníkpracíČeskéhohydrometeorologickéhoústavu,61,Praha2015:53–55./8/Larcher,W.:Fyziologickáekologierostlin,AcademiaPraha,1988:34./9/Larcher,W.:Fyziologickáekologierostlin,AcademiaPraha,1988:39./10/Kobza,F.,Pokluda,R.:Využitídoplňkovéhopřisvětlovánírostlinvesklenících.Zahradnictví,12,2017:36–38.

přijasnéoblozealeminus30°C.Odpovídajícírozdílvevyzařováníoblohy(asi180W.m-2)sevýrazněprojevívradiačníbilancirostlin.

Teplota (°C)

Termodyn. teplota

(K)

Intenzita vyzařování

(W.m-2)

Rozdíl proti 20 °C

-30 243,15 198 -221 -20 253,15 233 -186 -10 263,15 272 -147 0 273,15 316 -103 10 283,15 364 -55 20 293,15 419 0 30 303,15 479 60 40 313,15 545 126 50 323,15 618 199

Tab. 2: Záření černého tělesa vypočtené pro některé běžné teploty a jejich rozdíly

Pročsetedyněkterýmrostlinámpodfotovoltaickýmipanelydaří?Možnýmvysvětlenímje,žepanelyza-jistípodnimirostoucímrostlinámpříznivoutepelnoubilancitím,ženahradítepelnéúčinkykrátkovlnnéhopřímého slunečního záření tepelnými účinky svéhodlouhovlnného záření s vhodnějším denním průbě-hem snižujícím extrémy a šetřícím vodu, přičemžmnožstvídifúzníhozářeníoblohyještěumožňujefo-tosyntézu. I pro rajčata náročná na světlo se v lite-ratuře/10/uvádídostatečnéozářenípři16hodináchosvitu90–100W.m-2.Pěstovánívhodnýchplodinpodfotovoltaickýmipanelybytedymohlobýtsmyslupl-né,zejménavteplýchasuchýchoblastech.Protožedořešení tétoproblematikypřekračujemojeteoretickéznalostiifinančnímožnosti,postupujitytovýsledkyodbornédiskusi.

Obr. 1: Příklady zastínění - vlevo Mievsko, vpravo Ševětín


Vplyv abiotických, biotických a antropogénnych faktorov na lesné porasty a ich hodnotovú produkciu

Impact of abiotic, biotic and antropogennic factors on forest stands and its value production

Summary

Thepaperdealwithcomparisonof thebeechvalueproduction inselectedpureandmixedstandsaffec-ted by a certain abiotic, biotic or anthropogenicfactorsinthepast.Theresultssuggestedtodifferentvalueproductionofbeech in comparison to conife-rous tree species (spruceandfir).As forbeech, thelowest values in € per cubic meter were found inthe mixed spruce-fir-beech stand affected by snowbreakage in the past. Additionally, the highest va-lue productionwas in pure beech stand undermildimpact due to air pollution. Moreover, the man-aged pure beech stands showed favourable resultsin comparison to controlwithout any interventions.

Key words: beech; injurious factors; value producti-on

Súhrn

Príspevok sa zaoberá porovnaním hodnotovej pro-dukciebukavovybranýchrovnorodýchazmiešanomporaste,ktorébolivminulostipostihnuténiektorýmabiotickým, biotickým alebo antropogénnym čini-teľom.Výsledky poukázali na rozdielnu hodnotovúprodukciubukavporovnanísihličnatýmidrevinami(smrekoma jedľou).Najnižšiehodnotyprebukvy-jadrené v € na 1m3 sa zistili na ploche so zmesousmrek-jedľa-buk, ktorá bola v minulosti postihnutásnehovýmpolomom.Najvyššiahodnotováprodukciabolavrovnorodomporastebuka,ktorýbolvminu-lostipodmiernymimisnýmvplyvom.Vobhospoda-rovanom bukovom poraste sa dosiahli priaznivejšievýsledkyoprotikontrolebezakýchkoľvekzásahov.Kľúčové slová: buk; škodlivé činitele; hodnotová pro-dukcia

Igor Štefančík

Národné lesnícke centrum vo Zvolene, Odbor pestovania a produkcie lesa, T.G. Masaryka 22, 960 01 Zvolen, [email protected]

Úvod

Zkomplexuškodlivýchčiniteľov,ktorénepriaznivoovplyvňujúlesnéporastypatriaknajdôležitejšímabio-tické(vietor,sneh,námraza),biotické(zver,hmyz,huby)aantropogénne(imisie)škodlivéčinitele.Dokazujútoúdajeovýškenáhodnýchťažieb,ktorémajúnaSlovenskuvostatnýchdesaťročiachstúpajúcitrend/5/.Natomtonepriaznivomstavesavýraznoumieroupodieľaniekoľkokalamít,ktorésavyskytlivminulosti.Prvou,ikeďrozsahompoškodenialesnýchporastovmenšou,bolasnehovákalamita,ktoránaprelomerokov1993a1994postihlanajmäoblasťstrednéhoSlovenskaalesnéporastyvoblastiZáhorskejaPodunajskejnížiny.Príčinoukalamitybolpriebehpočasiavdecembri1993,najmävýdatnésnehovézrážkypočasposled-nýchdesiatichdníuvedenéhoroka.Nepriaznivývplyvsnehusaprejavilvývratmi,zlomamikorúnakmeňov,čomalozanásledokznehodnoteniedrevnejsuroviny, resp.zníženiehodnotovejprodukcie taktopostihnu-týchporastov.Celkovýrozsahkalamitysaodhadolna300až350tisícm3dreva/15/.Významnejšoubolavetrovákalamita„Ivan“z8.júla1996,keďvdôsledkuextrémnesilnéhovetraspojenéhosdažďomakrupo-bitímcelkovevietorvyvrátilalebopolámalsúvislúplochulesanavýmereokolo2000ha,čopredstavovalotakmer1,5miliónam3kalamitnéhodreva/2/.Treťoubolavetrovákalamita„Paulína“vbukovýchporastochz22.júna1999,ktorápostihlaregiónhornejNitry,keďpodlhotrvajúcomdaždiprišielsilnýanárazovývietor.Následkombolopoškodenielesných(hlavnebukových)porastovvobjemezhruba1mil.m3drevnejhmoty/3/.Námrazovákalamita„Tamara“vdňoch24.–26.januára2001dovtedynemalavnovodobejhistóriisloven-skéholesníctvaobdobu.Príčinoubolo,žepriprúdenívlhkéhovzduchuodjuhuažjuhovýchoduvjužnejčastiBanskobystrickéhokrajasavyskytlivýdatnézrážkynajmävoformedažďasosnehom,mrznúcehodažďaamrznúcehomrholenia.Taktosanadrevináchvytvorilamimoriadnehrubávrstvaľadu,ktorápoškodzovalaprevažnelistnatéporastyvšetkýchvekovýchtried.Celkovoľadovica(zľadovateláformanámrazy)poškodila487tis.m3dreva/3/.

155


Najvážnejšouudalosťou,ktoráneskôrveľmivýznamneovplyvnilazdravotnýstavsmrekovýchporastovbolavetrovákalamita„Alžbeta“.Mimoriadnapoveternostnásituácia,ktorásavytvorila19.novembra2004,umož-nilav súčinnosti s terénomvznikviacerých silnýchvetrov, ktoré spôsobili rozsiahlepoškodenie lesovvoviacerýchregiónochSlovenska.NajviacpostihnutéboliVysokéTatry,kdebolovyvrátených12600halesa(cca2mil.m3dreva),zčohoväčšinapripadlanasústredenúkalamitu.Postihnutéboloúzemienárodnéhopar-ku,kdesanormálnypostupspracovaniakalamitydostaldourčitéhorozporusposlanímchránenýchúzemí.OkremtohokalamitazasiahlaajoblasťNízkychTatier,OravyaSlovenskéhorudohoria.K31.decembru2005bolozaevidovaných5300tis.m3kalamitnejhmoty.Zpoškodenéhoobjemudrevabolo90%smreka/3/.Ďal-šouvetrovoukalamitoubol„Kyrill“,ktoráznačnepoškodilanajmälesyvzápadnejEurópe(Nemecku,ČeskuaRakúsku)scelkovýmobjemompoškodenejdrevnejhmoty55mil.m3.NaSlovenskuboliškodyrelatívnenízke,do400tis.m3,pričomprevažnebolpoškodenýsmrek(90%)voblastiNízkychTatier/3/.Druhounajrozsiahlejšouvetrovoukalamitouzaostatných20rokovbola„Žofia“zo14.a15.mája2015,ktoráspôsobilapoškodeniedrevnejhmotyvobjemevyše4mil.m3drevnejhmoty.Pritomnarozdielodtýchpred-chádzajúcichkalamít,kdepoškodenoudrevinouboltakmervýlučneibasmrekalebobuk,tátopoškodila56%ihličnatýcha44%listnatýchdrevín /4/.Okremvetrovýchkalamítboli lesySlovenskapoškodzované tiežkalamitamispôsobenýmihmyzímiahubovýmiškodcami.Ideokalamitypodkôrnehohmyzuvsmrečináchapodpňovky smrekovejv rokoch1993–2012, resp.kalamitnépremnoženiemníškyveľkohlavejvobdobí1972až2012/3/.Významnýmantropogénnymfaktorom,ktorýsav70.rokochminuléhostoročiastalceloe-urópskymfenoménomboloznečistenieovzdušiaajehovplyvnarozsiahleodumieranielesnýchporastovni-elennaSlovensku,alepraktickyvcelejEurópe.Dôsledkombolozhoršovaniezdravotnéhostavulesov,ktoréprudkovzrástloajnaúzemíSlovenskanajmävoblastiKysúc,OravyaregiónuSpiša.Vdôsledkuuvedenýchkalamítdochádzakpoškodeniuzostávajúcichstromov,ktorétrpiazlomamikmeňa,korúnapoškodenímkoreňovýchnábehov.Drevnásurovinastrácanakvaliteavdôsledkutohonedosahujepožadovanékvalitatívneparametreprezaradeniedokategóriínajcennejšíchsortimentov.Nakoľkokvalita,poškodenieahrúbkakmeňasúrozhodujúcimizhľadiskakvalitatívnejsortimentácie/9/podľapríslušnejSTN,jezrejmé,ževkalamitnepoškodenýchporastochsavýraznejšieznižujeajichhodnotováprodukcia.Vnadväznostinauvedenébolocieľompríspevkuzistiťhodnotovúprodukciubukavovybranýchrovnoro-dýchazmiešanýchporastoch,ktorébolivminulostipostihnuténiektorýmabiotickým,biotickýmaleboant-ropogénnymčiniteľom.

Materiál a metódy

Objektomvýskumuboli3sérietrvalýchvýskumnýchplôch(TVP)naSlovensku(tab.1),kdesavminulostiprejavilasnehovákalamita(TVPStaráPíla),biotickýškodlivýčiniteľ-nekrózakôrybuka(TVPŠtagiar)ale-boantropogénnyčiniteľ-imisie(TVPJalná).

156

Charakteristika TVP Jalná TVP Štagiar TVP Stará PílaZaloženie TVP 1958 1984 1972Vek porastu (roky) 36 38 17Absolútna výšková bonita 26 26 26Geomorfologický celok Štiavnickévrchy Kremnickévrchy NízkeTatryExpozícia Z Z ZNadmorská výška (m) 610 620 690-720Sklon (°) 15 15-20 30Geologický podklad andezit andezit svorovásvahovinaPôdny typ kambizemmodálna kambizem kambizemLesný vegetačný stupeň 3.dubovo-bukový 3.dubovo-bukový 5.jedľovo-bukovýPriemerná ročná teplota (°C) 6,2 6,6 6,8Priemerný ročný úhrn zrážok (mm) 800 900-950 1100

Tab. 1: Základné charakteristiky trvalých výskumných plôch (TVP)

Vliv abiotických a biotických faktorů na vlastnosti rostllin157SérieTVPsaskladajúz3,resp.4čiastkovýchplôch(ČP),ktorésúusporiadanévedľaseba(povrstevnici)aoddeľujeichodseba15mširokýizolačnýpásstromov.VýmerakaždejČPjeod0,12((30×40m)do0,25ha(50×50m).NasériáchTVPsadlhodobosledujúrôznevariantyvýchovy,pričomjednaČPjekontrolná(pone-chanánaautoreguláciu).Podrobnýopismetódavariantvýskumujeuvedenývpublikácii/13/.Prezisteniekvalitatívnejštruktúrykaždéhoporastusahodnotiliznakykvalityspodnejtretinykaždéhokmeňapodľanasledovnejklasifikácie:A-rovnýkmeň,netočivý,centrický,beztvarovýchdeformáciíahŕč,jeurčenýprevýrobudýh;B-kmeňsmenšímitechnickýmichybami,sozdravýmianezdravýmihrčamido4cm(1–2kusynabežnýmeter);C-kmeňsveľkýmitechnickýmichybami,väčšiakrivosť,točivosťdo4%,zdravéhrčebezobmedzenia,jeurčenýnajmäpremenejkvalitnépiliarskevýrezyalebocelulózu;D-kmeňhoršejkvalityakovtriedeC,mározsiahluhnilobuajeurčenýväčšinounapalivo.Spracovanie údajovDospracovaniasazahrnuliibaposlednéhodnotenianakaždejploche,abysazistilvplyvdlhodobéhoroz-dielnehoobhospodarovania.PrekaždúČP,ktorá reprezentuje rôzny režimvýchovy (nakaždej sériiTVP)savypočítalpodielkvalitatívnychtriedkmeňovA-D.Štruktúrasortimentovsavypočítalaprekaždýstrompodľamodelustromovýchsortimentačnýchtabuliek/7,8/.Sortimentypredstavujúakostnéahrúbkovétriedyvýrezov,pričomsazohľadniloichprípadnémechanicképoškodenie.Akostnétriedyvýrezovsúcharakterizo-vanéhlavneúčelomichpoužitia:I:krájanédyhy,špeciálnešportovéatechnicképotreby,II:lúpanédyhy,športovépotreby,III(A,B):piliarskevýrezy(lepšiaakosťIIIA,horšiaakosťIIIB),V:vláknina,chemickéamechanickéspracovanienavýrobubuničinyaaglomerovanýchdosák,VI:palivo.TriedyI–IIIBsavmodelysortimentačnýchtabuliekčleniaajdohrúbkovýchtried1–6+(trieda1:10až19cm,trieda2:20až29cm,trieda3:30až39cm,trieda4:40až49cm,trieda5:50až59cm,trieda6+:nad60cm).Hodnotasortimentovsavypočítalaprekaždýstromakosúčinobjemusortimentovaciendrevapodľaakost-nýchahrúbkovýchtriedvýrezov.CenydrevasapoužilizponukovéhocenníkasortimentovštátnychlesovnaSlovenskuvroku2013(tab.2).

Hrúbková trieda

Akostná triedaI II IIIA IIIB V VI

1 51,5 50,5

43,0 44,0

2 54,0 52,5 51,5 3 103,0 69,5 57,5 4 201,0 108,0

71,5 59,5 5 231,0 113,0 6+ 271,0 113,0

Tab. 2: Ceny sortimentov (€.m-3) podľa akostných a hrúbkových tried výrezov


NaTVPJalná,ktorútvorírovnorodýbukovýporastsmezistilinajvyššiuhodnotovúprodukciupriprepočtev€na1m3naČPsúrovňovouprebierkou(74,4€.m-3)anajnižšiunakontrolnejploche(59,9€.m-3).NaTVPŠtagiar(rovnorodýbukovýporastsprímesoujedle),kdesaaplikujeibaúrovňováprebierkabolahodnotováprodukciavpriemere50€.m-3prebuk,resp.71,5€.m-3prejedľu(obr.1).Vzmiešanomsmrekovo-jedľovo--bukovomporastenaTVPStaráPíla(obr.2)praktickynebolirozdielyvhodnotovejprodukciibukamedzikontrolnýmiplochamiaplochamisvýchovou(vpriemere46,5€.m-3).KeďporovnámejednotlivéTVPzpohľadudrevinybukvidno,ženajvyššiehodnotysmezistilinaTVPJalná,


Záver

Porovnanietrochsériítrvalýchvýskumnýchplôch,ktorébolivminulostipostihnutérozdielnymiškodlivý-mičiniteľmi(snehovýmpolomom,nekrózoukôrybukaaimisiami)poukázalonarozdielyvichhodnotovejprodukcii.Čosatýkadrevinybuk,najvyššiehodnotybolivrovnorodombukovomporastenaplochesmier-nymimisnýmvplyvomvminulosti,pričomtam,kdesadlhodoboasystematickyvykonávalavýchovasatopriaznivoprejavilovyššouhodnotovouprodukciuoprotiplochebezakýchkoľvekvýchovnýchzásahov.Naj-nižšiehodnotyprebuksazaznamenalivzmiešanejsmrekovo-jedľovo-bukovejploche,ktorábolavminulostipostihnutásnehovoukalamitou.Priporovnanídrevínsapotvrdilo,žeihličnatédreviny(smrekajedľa)malioveľavyššiuhodnotovúprodukciuvyjadrenúv€na1m3vporovnanísbukom.

158ktorábolavminulostipodmiernymimisnýmvplyvom(C-pásmoohrozenia)zneďalekejhlinikárnevŽiarinadHronom/14/.Naopak,najnižšiehodnotyprebukbolinaplochesozmiešanýmdrevinovýmzložením(TVPStaráPíla),ktorábolavminulostipostihnutásnehovýmpolomom,hoci tátodrevinabolauvedenoukalamitounakonciroku1993najmenejpostihnutá/11,12/.Rovnakýpoznatok,žepodielkvalitnejšíchsorti-mentovkmeňov,resp.hodnotováprodukciabukajevzmiešanýchporastochnižšiaakovrovnorodýchpotvr-diliajvýsledkyinýchautorov/9,10/.NanižšejhodnotovejprodukciinaTVPŠtagiarsavýraznepodieľaajskutočnosť,žeznačnáčasťjedincovbolanajmävminulostipostihnutánekrózoukôrybuka/1,6/,čoznížilopodielkmeňovvnajvyššíchkategóriáchkvality.

Obr. 1: Hodnotová produkcia (€.m-3) na plochách s rozdielnym manažmentom na TVP Jalná (vľavo) a TVP Štagiar (vpravo)0 - kontrolná plocha bez zásahov, H - plocha s úrovňovou prebierkou, plocha s podúrovňovou prebierkou, I, II, II, IV - plocha s úrovňovou prebierkou

Priporovnaníhodnotovejprodukciebukasihličnatý-midrevinami(smrek,jedľa)súzrejmévyššiehodno-tyvprospechsmreka(67až71€.m-3)ajedle(65až69€.m-3)(obr.2).Tútoskutočnosťpotvrdiliajvýsled-kyvýskumuvzmiešanýchsmrekovo-jedľovo-buko-výchporastoch/10/Hodnotováprodukciazávisíodhrúbkykmeňa, jehokvalityapoškodenia.Vtejtosúvislostipodľaregres-nýchrovníc/10/prerovnorodýporastbukavychádzapre strednú hrúbku 30 cm hodnotová produkcia58,1€.m-3,čojehodnotaminimálneodlišnáodnamizistenúhodnotu(59,9€.m-3)prekontrolnúplochunaTVPJalnásrovnakoustrednouhrúbkou.

Obr. 2: Hodnotová produkcia (€.m-3) na plochách s rozdielnym manažmentom na TVP Stará Píla0–I a 0–II kontrolné plochy, H–I a H–II plochy s úrovňo-vou prebierkou

Literatúra/1/Cicák,A.,Mihál,I.,Štefančík,I.:Healthcondition,barknecrosisandmycoflorainapurebeechpole-stagestand.

Lesnictví-Forestry,44,1998:49-57./2/Konôpka,B.:Vetrovásmršťz8.júla1996–analýzapríčinvetrovýchkalamítamožnýchpestovno-ochranných

opatrení.In:Aktuálneproblémyvochranelesa´97(zborníkreferátovzoseminára).Zvolen,LVÚ,1997:27-35./3/Kunca,A.,Galko,J.,Zúbrik,M.:AkévýznamnékalamityvposlednýchrokochpostihlilesySlovenska?Les&

Letokruhy,70(13),2014:10-11./4/Kunca,A.,Vakula,J.,Gubka,A.,Galko,J.,Zúbrik,M.,Leontovyč,R.,Nikolov,Ch.,Rell,S.,Konôpka,B.,

Longauerová,V.,Maľová,M.,Kaštier,P.,Finďo,S.:AkopostupovaťprispracovanívetrovejkalamityŽofia?Les&Letokruhy,70(13),2014:6-9.

/5/Kunca,A.,Zúbrik,M.,Galko,J.,Vakula,J.,Leontovyč,R.,Konôpka,B.,Nikolov,Ch.,Gubka,A.,Longaue-rová,V.,Maľová,M.,Rell,S.,Lalík,M.:SalvagefellingintheSlovakRepublic’sforestsduringthelasttwentyyears(1998–2017).CentralEuropeanForestryJournal,65,2019:3–11.

/6/Mihál,I.,Cicák,A.,Štefančík,I.:Healthconditionandbarknecroticdiseaseoftreesofselectivequalityinasystematicallytendedbeechpole-stagestand.Lesnictví-Forestry,44,1998:97-102.

/7/Petráš,R.:MathematischesModellderSortimentstafelnfürHauptbaumarten.Lesníckyčasopis,38,1992:323-332.

/8/Petráš,R.,Nociar,V.:Sortimentačnétabuľkyhlavnýchdrevín.Bratislava,Veda,1991:308./9/PetrášR.,MeckoJ.,BošeľaM.:Kvalitadrevaajehohodnotavzmiešanýchverzusrovnorodýchporastochsmre-

ka,jedleabuka.In:Houšková,K.,Černý,J.(eds.):ProceedingsofCentralEuropeanSilviculture.Brno,Mendelovauniverzita,2015:119-130.

/10/PetrášR.,MeckoJ.,BošeľaM.,Šebeň,V.:Woodqualityandvalueproductioninmixedfir-spruce-beechstands:long-termresearchintheWesternCarpathians.LesníckyČasopis–ForestryJournal,62,2016:98-104.

/11/Štefančík,I.:Vplyvsnehovejkalamitynavývojzmiešanejsmrekovo-jedľovo-bukovejžrďovinynavýskumnejplocheStaráPíla.Lesníckyčasopis-ForestryJournal,45,1999:181-204.

/12/Štefančík,I.:Vplyvvýchovyapoškodeniasnehomnazmenydrevinovéhozloženia,porastovejvýstavby,kva-litatívnejakvantitatívnejprodukciezmiešanejsmrekovo-jedľovo-bukovejžrďovinynavýskumnejplocheStaráPíla.LesníckyČasopis–ForestryJournal,56,2010:129-154.

/13/Štefančík.I.:Rast,štruktúraaprodukciabukovýchporastovsrozdielnymrežimomvýchovy.Zvolen,NLC-L-VÚ,2015:148.

/14/Štefančík,I.,Cicák,A.,Mihál,I.:Výskumzdravotnéhostavuamykoflórynezmiešanejbučinyvoblastismier-nymimis¬nýmvplyvom.Lesnictví-Forestry,42,1996:77-91.

/15/Turčáni,M.:Zvládnemesnehovúkalamitu?Les,50,1994:1-2.

Poďakovanie

Táto práca bola podporovanáAgentúrou na podporu výskumu a vývoja Slovenskej republiky na základezmluvyč.APVV-15-0032aprojektu„Výskumavývojnapodporukonkurencieschopnostislovenskéholes-níctva–SLOV-LES“,financovanýzrozpočtovejkapitolyMPRVSR.


Pistia stratiotes ako dôkaz znečistenia vodných plôch

Pistia stratiotes as evidence of water surface contamina-tion

Summary

Thepaperpresents the resultsof the environmentalstudy,whichwasfocusedonsiteswiththeoccurren-ce of the non-native species Pistia stratiotes on theriverČierna voda in the cadastral areaKráľová priSenci.Contaminationofwater,sedimentsandplantswasdetected in themonitored localities.The surfa-cewater quality for theCODcr andTCparameterswas across the limit at both sites. The Pc contentwashigher inKráľovápriSenci.Sedimentsdidnotshowgreatdifferencesinparametersfromsitetosite.However, the values ofmetal parametersmeasuredin individual parts of the monitored plants (Pistia stratiotes)differedsignificantly.Thehighestconcen-trationswereobtainedfromplantsfromthe localityVčelárska paseka. The toxic arsenic values rangedfrom57.49mg/kgdrymatter(leaves)to169.36mg/kg drymatter (roots). Interesting valuesweremea-sured for Al metals = 5 693 mg/ kg, dry matter(roots) and Fe = 6 639 mg/ kg dry matter (roots).Key words: Pistia stratiotes; nutrients; metals; accu-mulation

Súhrn

Vpríspevkusúprezentovanévýsledkyenvironmen-tálnej štúdie, ktorá bola zameraná na lokality s vý-skytomnepôvodnéhodruhuPistiastratiotesnariekeČiernavodavk.ú.KráľovápriSenci.Nasledova-ných lokalitách bola zisťovaná kontaminácia vody,sedimentov a rastlín. Kvalita povrchovej vody preparametreCODcraTCbolanaobochlokalitáchnadlimitom.ObsahPcbolvyššívKráľovejpriSenci.Se-dimentynevykazovaliveľkérozdielyvparametrochodmiestakmiestu.Hodnotyparametrovkovovme-ranévjednotlivýchčastiachsledovanýchrastlín(Pis-tia stratiotes) savšakvýrazne líšili.Najvyššiekon-centrácie boli získané z rastlín z lokalityVčelárskapaseka.Hodnotytoxickéhoarzénusapohybovaliod57,49mg/kgsušiny(listy)do169,36mg/kgsušiny(korene).ZaujímavéhodnotybolimeranépreAlkovy=5693mg/kgsušiny(korene)aFe=6639mg/kgsušiny(korene).

Kľúčové slová: Pistia stratiotes; nutrienty; kovy; aku-mulácia

Alžbeta Takáčová1, 3, Jana Ružičková1, Blanka Lehotská2,Milan Semerád1,Ladislav Danč3

1Katedra environmentálnej ekológie,2Katedra krajinnej ekológie, Univerzita Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta, Mlynská dolina B2, Ilkovičova 6, 842 15 Bratislava, SR,3VÚRUP, a. s., Vlčie hrdlo, P. O. BOX 50, SK-820 03 Bratislava 23, SR; [email protected]

Úvod

Znečisťujúcelátkyvstupujúdovodnýchsystémovprostredníctvomvypúšťaniaodpadovýchvôdzpriemysel-ného,mestskéhoazpoľnohospodárskehoodtoku.Tietolátkyvovýpustnýchobjektochmôžuzvýšiťeutrofi-záciu,ktorávovodemôžepostupneviesťknedostatkukyslíka,rozmnoženiuriasaknarušeniubiotopu.Nazníženieznečisteniavôdsapoužívaniekoľkotechnologickýchpostupov,alevovšeobecnostisúekonomickynákladnéamnohokrátenvironmentálneobmedzujúce.Zaujímavýmalternatívnymprístupomjefytoremedi-ácia,kedysarastlinyvyužívajúnastabilizáciualebodokoncanaodstránenieorganickýchaanorganickýchkontaminantovzvodyprostredníctvomfytoakumulácie,fytodegradácieafytostabilizačnýchmechanizmov.Vbiotechnológiísavyužívakapacitavodnýchmakrofytov,akojeEichhornia crassipes (eichhornianafúknutá,vodnýhyacint)aPistia stratiotes(pistiarezavková,vodnýšalát).ZpublikovanýchzdrojovmáhlavnývplyvnarastP. stratiotesdostupnosťživín/1/,salinita/2/,hustotaporastov/3/,klíma/4/,hodnotapH/5/aprítom-nosťhmyzu/6/.P. stratiotes,druhzčeľadeárónovité(Araceae),tvoríružiceplstnatých,modrozelenýchlistovsdĺžkou1,5–23cm,ktoréplávajúnavodnejhladine.Korene,plávajúcepodvodou,dosahujúdĺžkudo55cm.DruhpôvodomzJužnejAmerikyjerozšírenýhlavnevtropickýchasubtropickýchoblastiachačorazčastejšiesaobjavujeapretrvávaajvEurópe/7/.Väčšinousapistiarezavkovitávyskytujevpomalytečúcichvodných

Praha 3. až 5. září 2019 160

tokochajazerách.Rastlinasavegetatívnerozmnožujepoplazmi,pričomvznikajúdcérskerastliny.Zároveňjeznámeajgeneratívnerozmnožovaniesemenami.Druhpatrímedzizávažnéinváznedruhy,nadruhejstranejevýznamnýzhľadiskavyužívaniapričisteníodpadovýchvôd.NaSlovenskusap.rezavkovitápravidelnevyskytujeodr.2007natokochČiernavodaaMalýDunaj/8/.

Materiál a metódy

Odbervzorieksauskutočnilvzmyslelegislatívnychpokynovpreodbervzoriek/9/scieľomzaručiťnado-budnutie reprezentatívnejvzorky.Konkrétnemiestaodberuvzoriekbolivybranéna základe senzorickéhopozorovania znečistenia povrchovej vody.Miestami hodnotenia boli dve lokality na vodnom tokuČiernavoda: lokalitavobciKráľovápriSencipri ľavombrehu riekyČiernavoda (s. z. š.48°11′46,52″,v. z.d.17°26′26,18″)alokalitaVčelárskapasekapripravombrehurieky(s.z.š.48°11′57,30″,v.z.d.17°30′48,23″).Samotnýodbervzoriekboluskutočnenýakobodovýodber.Vzorkyzkaždéhoodberovéhomiestaboliodo-bratétrikrátavýslednávzorkabolavytvorenáakozmiešaná.Vprípadepovrchovýchvôdsavzorkyodoberalipriamoponorením1lvzorkovnícpodhladinuvody,ccado0,5mhĺbky.Vzorkysedimentovsaodoberalivse-dimentárnejčastijednotlivýchlokalít.Odobralisaminimálne3bodovévzorkyzjednéhoodberovéhomiesta.Zodobratýchvzorieksaurobilizmiešanévzorkypripoužitíceléhoodobratéhojadra.Odbervzoriekrastlínbolzameranýnazbermaterskýchrastlín,spojenýchpoplazmisdcérskymirastlinamianareprezentatívnyodbervoľnýchjedincov.Vprípadevzoriekpovrchovýchvôdnebolariešenápredúprava,vzorkysedimentovpohomogenizáciíbolivysušenépriteplote105°C.Rastlinnéčastibolivoľnevysušenépoodseparovanílistovakoreňov.Kovy(Fe,As,Pb,Al,Mg,Al)vovzorkáchvôd,kalovarastlinnýchmateriálovbolikvantifikovanépomocouprístrojaThermoScientific7600ICP.Obsahortutisastanovilpomocouanalyzátora(AMA254ALTEC).Výpočetbiokoncentračnéhofaktora(BCF)presledovanékovyvasimilačnýchorgánochrastlinyP. stratiotes bolstanovenývovzorkáchpodľavzorca/10/.

𝐵𝐶𝐹 =

𝑜𝑏𝑠𝑎ℎ 𝑘𝑜𝑣𝑢 𝑣 č𝑎𝑠𝑡𝑖 𝑟𝑎𝑠𝑡𝑙𝑖𝑛𝑦 (𝑘𝑜𝑟𝑒ň 𝑎𝑙𝑒𝑏𝑜 𝑙𝑖𝑠𝑡)𝑜𝑏𝑠𝑎ℎ 𝑘𝑜𝑣𝑢 𝑣𝑒 𝑣𝑜𝑑𝑒


V hodnotenom území dosahuje rastlina P. stratiotes maximum biomasy v mesiacoch september-október.Okremteplotyvodyjezrejmepríčinaajvkonkurenčnombojiosvetloaživinysostatnýmiprítomnýmivod-nýmidruhmirastlín.P.stratiotesjecudzídruhsodlišnýmrytmomvývoja.Rozdielymedzirastlinamitohoistéhodruhuvpomernejblízkostisledovanýchlokalít(obr.1a2)súvdôsledkulokálnychenvironmentálnychfaktorovakosúnutričnépodmienky,prietokvody,vplyvpoľnohospodárskejčinnostiamožnosťvplyvupovr-chovýchvôdsobsahomkontaminantov.

Obr. 1: Lokalita Kráľová pri Senci Obr. 2: Lokalita Včelárska paseka


Praha 3. až 5. září 2019 162Hodnotyzanalýzzískanýchvzorieksúuvedenévtab.1a2.Najvyššiekoncentráciekovovsmezískalizrast-lín,odobratýchnalokaliteVčelárskapaseka.Hodnotytoxickéhoarzénusapohybovaliod57,49mg/kgsušiny(listy)ažpo169,36mg/kgsušiny(korene).ZaujímavéhodnotybolinameranévprípadekovovAl=5693mg/kgsušiny(korene)aSi=4825mg/kgsušiny(korene).

ParametrVoda Kal

Kráľová pri Senci Včelárska paseka Kráľová pri Senci Včelárska pasekaObsah Fe (mg.l-1) 0,020 0,026 - 0,36Obsah Pb (mg.l-1) <0,030 <0,030 <0,030 <0,030Obsah Al (mg.l-1) <0,050 <0,050 0,14 0,18Obsah As ((mg.l-1) <0,050 <0,050 <0,050 <0,050Obsah Hg (mg.l-1) <0,0010 <0,0010 0,0067 <0,0010

Tab. 1: Monitoring kovov vo vode a v kale počas nárastov P. stratiotes

Materiál Fe (mg.kg-1) Pb (mg.kg-1) Al (mg.kg-1) As (mg.kg-1) Hg (mg.kg-1)

Listy M/VP 518,6 12,25 520,8 13,74 0,038

Listy D1/VP 424,0 12,40 345,1 22,98 <0,0010

Listy D2/VP 4214 42,60 3732 57,49 <0,0010

Listy VP 1086 10,75 1330 25,20 0,020

Listy KPS 427,6 3,586 448,3 10,60 <0,0010

Korene M/VP 5258 112,78 5228 86,42 <0,0010

Korene 1/VP 2123 87,82 1712 101,8 <0,0010

Korene 2/VP 6639 158,96 5693 169,36 0,027

Korene VP 2248 27,30 1755 33,40 <0,0010

Korene KPS 3726 35,64 3840 53,99 0,034

Tab. 2: Rozdielnosť absorpcie v rastlinných častiach P. stratiotes

M - materská rastlina, D1 a D2 - dcérske rastliny z materskej rastliny, VP - lokalita Včelárska paseka, KPS - lokalita Kráľová pri Senci).

Vzorka Fe Al As Pb HgLokalita Včelárska paseka

Listy M/VP 19946 10416 275 408 38Listy D1/VP 16308 6902 460 413 ndListy D2/VP 162077 74640 1150 1420 ndListy VP 41769 26600 504 358 20Korene /VP 202231 104560 1728 3759 ndKorene D1/VP 81654 34240 2036 2927 ndKorene D2/VP 255346 113860 3387 5299 ndKorene VP 86462 35100 668 910 27

Lokalita obec Kráľová pri SenciListy KPS 16446 8966 212 120 ndKorene KPS 143308 76800 1080 1188 27

Tab. 3: Biokoncentračný faktor (BCF) v rastlinách Pistia stratiotes zo Včelárskej paseky a Kráľovej pri Senci

M - materská rastlina, D1 a D2 - dcérske rastliny z materskej rastliny, VP - lokalita Včelárska paseka, KPS - lokalita Kráľová pri Senci, nd - analyticky nedetegované

Literatúra/1/Hall,J.B,OkaliD.U.U.:PhenologyandproductivityofPistia stratiotesL.ontheVoltaLake,Ghana.JAppl

Ecol11,1974:709-725./2/Haller,W.T,Sutton,D.L,Barlow,W.C.:Effectsofsalinityongrowthofseveralaquaticmacrophytes.Ecology

55,1974:891-894./3/Tucker,C.S.:CulturedensityandproductivityofPistia stratiotes.JAquatPlantManag,21(1983):40-41./4/Chadwick,M.J,Obeid,M.A.:ComparativestudyofthegrowthofEichhorniacrassipesSolms.andPistiastra-

tiotesL.inwaterculture.JEcol54,1966:563-575./5/Odum,H.T.:TrophicstructureandproductivityofSilverSprings,Florida.EcolMonogr27,1957:55-112./6/Pettet,A.,Pettet,J.:BiologicalcontrolofPistia stratiotesL.inWesternState,Nigeria.Nature,1970:226-282./7/EPPO–EuropeanandMediterraneanPlantProtectionOrganization:PistiastratiotesL.EPPOBulletin47(3),

2017:537–543./8/TóthováL,RužičkováJ,BalážiP.:NovýrastlinnýdruhnaSlovensku–mápotenciálbyťinvázny?Vodohospo-

dárskyspravodajca54(11–12),2011:33/9/STNENISO5667-1.Kvalitavody.Odbervzoriek.Časť1:Pokynynanávrhyprogramovodberuvzoriekatech-

nikyodberuvzoriek(ISO5667-1:2006)./10/Gobas,F.A.P.C.,Morrison,H.A.:Bioconcentrationandbiomagnificationintheaquaticenvironment.InBo-

ethlingRS;MackayD(eds.).HandbookofPropertyEstimationMethodsforChemicals:EnvironmentalandHealthSciences.BocaRaton,FL,USA:Lewis,2000:189-231.

/11/Sarma,H.:MetalHyperaccumulationinPlants:AReviewFocusingonPhytoremediationTechnology.JournalofEnvironmentalScienceandTechnology,4,2011:118-138.

Poďakovanie

VýskumbolpodporenýgrantomMŠVVaŠSRVEGA1/0332/18.

Biokoncentračnýfaktor(tab.3)všeobecnedosahovalhodnotyvysokonad1presledovanékovy(Fe,Pb,Si,Al,As,Hg)vrastlinnýchpletiváchP.stratiotes.VodnárastlinavprípadetejtoštúdiepodľahodnôtBCFpatrídoskupinyakumulátorovavprípadekovovFe,Si,Alhovorímeažohyperakumulácií/11/.

Závěr

Environmentálnezáťažepovrchovýchvôdtoxickýmiprvkamipredstavujúvsúčasnostijedenzhlavnýchpro-blémov.Vplyvtýchtoprvkovnakvalituvody,organizmyacelévodnéekosystémymôžemaťproblematickénásledkyspomernedlhoudoboupretrvávania.ZvýsledkovBCFvprezentovanejštúdiívyplýva,ževodnárastlinaP.stratiotes,ajnapriektomu,žeideonepôvodnýdruh,mávysokúakumulačnúschopnosťpreFe>As>Al>Pb>Hg.Tútoschopnosťviemenáslednevyužiťprocesedekontaminácievodnýchplôch.


Praha 3. až 5. září 2019 164

Koncentrácia potenciálne toxických prvkov v trávnych ekosystémoch stredného Slovenska

The concentration of potentially toxic elementsIn grassland ecosystems of central Slovakia

Summary

We assessed the concentration of potentially toxicelementsonpermanentgrasslandsof centralSlova-kiaintheyears2009–2011.Wedeterminedthespe-cifiedfollowingelementsofheavymetalsinsoilandplant samples:Cd,Co,Cr,Pb,Zn,Mn,Cu,FeandNi. We recorded the highest concentrations of Fe(1351.45–3569.37mg.kg-1) andMn (330.28–589.27mg.kg-1)and the lowestconcentrationsofCr(3.93–7.62mg.kg-1)andCd(1.61–2.35mg.kg-1)inallthreeevaluated environments (soil, roots, abovegroundsward).Wecanconcludethatheavymetalsaremostconcentrated in plant roots and soil. Significantlylowercontentwasdeterminedinbiomassofabove--groundpartsofvegetation.Thegrasslandsareasex-cluderofalargegroupofheavymetals-Cd,Co,Cr,Pb,Mn,FeaNiinviewoftheheavymetalstransportinsoil-root-abovegroundbiomass,(bioconcentrati-onfactor<1).Thisgrasslandstrategyisverysuitablefor bulk feed production, heavymetals concentrati-on is relatively low in abovegroundpartsof sward,and there is no contamination of the food chain.Key words: bioconcentration factor; roots; above-ground biomass; potentially toxic elements; soil; permanent grassland; heavy metals

Súhrn

Hodnoteniekoncentráciepotenciálnetoxickýchprv-kovsmeuskutočnilivrokoch2009–2011natrvalýchtrávnychporastochstrednéhoSlovenska.Vpôdnycha rastlinnýchvzorkáchsmestanoviliprvkyťažkýchkovov:Cd,Co,Cr,Pb,Zn,Mn,Cu,FeaNi.Vovšet-kýchtrochhodnotenýchprostrediach(pôda,korene,porast) sme zaznamenali najvyššie koncentrácie Fe(1351,45–3569,37mg.kg-1)aMn(330,28–589,27mg.kg-1)anajnižšiekoncentrácieCr(3,93–7,62mg.kg-1)aCd (1,61–2,35mg.kg-1).Môžeme konštatovať, žeťažkékovy sanajviackoncentrujúvkoreňoch rast-lín a pôde. Signifikantne nižší obsah bol stanovenýv pletivách nadzemných častí porastov. Z hľadiskatransportuťažkýchkovovv systémepôda -koreň -nadzemná fytomasa sa trávne porasty prejavili akoexklúderskupinyťažkýchkovov:Cd,Co,Cr,Pb,Mn,FeaNi(biokoncentračnýfaktor<1).Tátostratégiatrávnychporastovjeprevýrobuobjemovéhokrmivaveľmivhodná,koncentráciaťažkýchkovovjevnad-zemnýchčastiachporasturelatívnenízka,nedochádzakukontamináciipotravovéhoreťazca.Kľúčové slová: biokoncentračný faktor; korene; nad-zemná fytomasa; potencionálne toxické prvky; pôda; trvalý trávny porast; ťažké kovy

Ján Tomaškin, Judita Tomaškinová

Univerzita Mateja Bela, FPV, Katedra životného prostredia, Tajovského 40, 974 01 Banská Bystrica, Slovenská republika, [email protected]

Úvod

TrvalétrávneporastyzaberajúnaSlovensku853757ha,čopredstavuje36%podielzpoľnohospodárskehopôdnehofondua17,5%zcelkovejvýmerykrajiny/1/.Ekosystémtrávnychporastovmávagrárnejkrajineprodukčné,ekologické,aleajviacerévýznamnéenvironmentálnefunkcie/2/.Uvedenéfunkciedokumentuje-menapríkladestanoveniaobsahupotencionálnetoxickýchprvkov(ťažkýchkovov)vtrávnychekosystémochaposúdení rizikakontamináciepotravovéhoreťazca.V tejtosúvislosti smezadefinovalinasledovnéciele:stanoviťkoncentráciu(obsah)ťažkýchkovovvpôdeavrastlinnejbiomase(vkoreňovejbiomaseavnad-zemnejfytomase),stanoviťbiokoncentračnýfaktor(BCF)atranslokačnýfaktor(TF)obsahuťažkýchkovovvtrávnomekosystémeaposúdiťrizikokontamináciepotravovéhoreťazca.

Materiál a metódy

Koncentráciuťažkýchkovovvpôdeatrávnejbiomasesmesledovalivrokoch2009–2011natrochstanovi-štiachtrvalýchtrávnychporastovstrednéhoSlovenska:

• stanovišteRadvaň(φ=48°43′,λ=19°06′,480mn.m.)vregióneStarohorskýchvrchovmalosevernúexpozíciusosklonom12–15°,pôdnymtypomjerendzinanavápenci,pH(KCl)=7,02.Trvalýtrávnyporast:zväzArrhenatherion,as.Poo-Trisetetum,

• stanovištePanskýdiel(φ=48°47′,λ=19°08′,1000mn.m.)vNárodnomparkuNízkeTatrymaloju-hozápadnúexpozíciu,sosklonomviacako20°,pôdnymtypomjekambizem,zozvetralínkryštalickýchkyslýchhornín,pH(KCl)=4,24.Trvalýtrávnyporast:zväzBromion erecti,as.Onobrychido viciifoliae--Brometum erecti.

• stanovišteKráľovastudňa(φ=48°52′,λ=19°02′,1300mn.m.)vNárodnomparkuVeľkáFatramalojuhovýchodnúexpozíciusosklonom20–25°,pôdnymtypomjerendzinaplytkánavápenci,pH(KCl)=6,99.Floristickézloženie:trávy(64%),šachorovité(12%),ďatelinoviny(2%),byliny(19%),dominujútrávy:Deschampsia caespitosa, Poa chaixii, Nardus stricta, Poa pratensis.

Vzorkypôdyarastlinnejbiomasybolivpriebehuvegetačnéhoobdobiapravidelneodoberanévmesačnýchintervaloch (máj–september). V práci uvádzame priemerné výsledky z piatich odberov, za tri hodnotenérokyatristanovištia.Vzorkypôdarastlinnejbiomasysmeodobralizidentickýchodbernýchmiest(plocha0,2x0,2m,hĺbkaodberu20–150mm)rýľom.Pôdnevzorkysmevysušiliprilaboratórnejteploteapreosialicezsitospriemeromotvorov0,125mmaspracovalipodľazáväznýchmetodík/3/.Pôdnearastlinnévzorky(rozdelenénakoreňovúanadzemnúčasť)bolipoúpraváchanalyzovanémetódouatómovejabsorpčnejspek-trometrie(spektrofotometerGBC908).Vkaždejvzorkebolistanovenékoncentrácie:Cd,Co,Cr,Pb,Zn,Mn,Cu,FeaNi.Nahodnoteniepríjmuaakumulácieťažkýchkovovtrávnymporastomsmepoužilibiokoncent-račnýfaktor(BCF)atranslokačnýfaktor(TF):• BCF=obsahťažkéhokovuvnadzemnejfytomase/obsahťažkéhokovuvpôde(mg.kg-1),• TF=obsahťažkéhokovuvnadzemnejfytomase/obsahťažkéhokovuvkoreni(mg.kg-1).Viaceríautori/4,5/uvádzajúnasledovnéskupinystratégie,tolerancieaadaptácierastlinnéhoporastunaobsahťažkýchkovov:akjehodnotaBCF<1,ideoexklúdery,akjehodnotaBCF=1,ideoindikátory,akjehodnotaBCF>1,ideakumulátoryažhyperakumulátory.Výsledkykoncentrácieťažkýchkovovbolispracovanémate-maticko-štatistickýmimetódami(softwareStatgraphicsver.5.0,metódymultif.analýzyvariancie–ANOVA,testLSD0,05).


Koncentráciuťažkýchkovov,BCFaTF(priemerzatrihodnotenérokyatristanovištia)uvádzamevtab.1.Výsledkysmeporovnávalislimitnýmihodnotamiťažkýchkovov/6,7/.Najvyššiukoncentráciuťažkýchkovovsmezaznamenalivpôde(Cd-2,35;Co-13,17;Pb-151,09;Mn-589,27mg.kg-1)akoreňovejbiomase(Cr-7,62;Zn-208,21;Cu-39,25;Fe-3569,37;Ni-12,52mg.kg-1),podstatnenižší obsah ťažkýchkovovbol stanovenývpletiváchnadzemnej fytomasy.Autori /8/ hodnotiliobsahviacerýchťažkýchkovovvrastlinnejbiomasetrávnychporastoch.Vyššiukoncentráciuťažkýchko-vovzaznamenalivkoreňovejbiomase,oveľanižšiuvnadzemnejfytomase.Konštatujú,žekoreňovúhmotusvýraznevyššoukoncentráciuťažkýchkovovmožnooznačiťzaurčitúbariéruv ich translokáciidonad-zemnýchčastírastlín.Predpokladajú,žemechanizmustejtotranslokácieovplyvňujezásobaťažkýchkovovvpôdeaselektívnaschopnosťrastlín.Zhľadiskatransportuťažkýchkovovvsystémepôda-koreň-nadzemnáfytomasasatrávneporastyprejaviliakoexklúderpočetnejskupinyťažkýchkovov:Cd,Co,Cr,Pb,Mn,FeaNi,(BCF<1).Zpohľaduenvironmentálnychaprodukčnýchfunkciíjetátostratégiaporastovprevýrobuobjemovéhokrmivaveľmivhodná,koncentráciaťažkýchkovovjevnadzemnýchčastiachporasturelatívnenízka.CelkovýobsahCd,CraNivnadzemnejfytomase(slúžiakoobjemovékrmivo)lenmierneprevyšovalnajvyššieprípustnémnožstváťažkýchkovovvkrmivách/7/.KoncentráciaPbneprekračovalanajvyššieprí-pustnémnožstváťažkýchkovovvkrmivách.TFporastovjeprevšetkyhodnotenéťažkékovymenšíako1,čodokumentujeichvýraznúakumuláciuvkoreňovomsystémetrávnychporastov.Naševýsledkyazáverykorešpondujúsvýsledkami,ktorésúuvedenévprácach,napr./9,10,11/.Nakoncentráciuťažkýchkovovvtrávnychekosystémochmalavplyvajnadmorskávýškahodnotenýchstanovíšť(tab.2).NajnižšiukoncentráciuvšetkýchhodnotenýchťažkýchkovovsmezaznamenalinastanovištiRadvaňsnaj-


Praha 3. až 5. září 2019 166

Záver

Možnozhrnúť,žeťažkékovysanajviackoncentrujúvkoreňochrastlínavpôde.Koreňovábiomasaavrchnáčasťpôdyakosúčasťmačinytrávnychporastovmánezanedbateľnývýznamvochraneživotnéhoprostredia.Trávnamačinaplnívýznamnúenvironmentálnufunkciutrávnychporastov,zabezpečujeochranunadzemnejčastiprodukciepredzvýšenoukoncentráciouťažkýchkovov,ktorébysaináčdostalidopotravovéhoreťazca.

nižšounadmorskouvýškou,preukaznevyššiekoncentráciesmezaznamenalinastanovištiachsvyššounad-morskouvýškou(Panskýdiel,Kráľovastudňa).Hronec/12/konštatuje,žeuvedenátendenciamôžesúvisieťskumuláciouplynnýchimisií,ktoréobsahujúväčšiemnožstváťažkýchkovov.Vplyvnadmorskejvýškynakoncentráciu ťažkých kovov v trávnych ekosystémoch hodnotil ajKlobušický,Balcar /8/.Konštatujú, žepripôdnychvzorkáchnedochádzakvýraznémuzvýšeniuprvkovťažkýchkovovsostúpajúcounadmorskouvýškou.Rastlinnábiomasareagovalarôzne,vkoreňovejbiomasestúpalobsahCd,PbaZn.VnadzemnejfytomasesazvyšovalakoncentráciaCd,Pb,Zn,MnaFe.

ProstredieKoncentrácia ťažkých kovov (mg.kg-1)

Cd Co Cr Pb Zn Mn Cu Fe Ni

Pôda

2,35b 13,17b 5,99b 151,09b 48,71a 589,27b 11,42a 2192,90b 11,24bLimitná hodnota ťažkých kovov (mg.kg-1) /6/

0,7 15 70 70 150 – 60 – 50Prekročenie limitnej hodnoty (násobok)

3,36 <limit <limit 2,16 <limit – <limit – <limitKorene 2,27b 6,92a 7,62c 24,45a 208,21c 353,83a 39,25b 3569,37c 12,52b

Fytomasa

1,61a 5,93a 3,93a 12,38a 103,93b 330,28a 11,50a 1351,45a 8,18aNajvyššie prípustné množstvá ťažkých kovov v krmivách (mg.kg-1) /7/

1 – 3 40 – – – – 5Prekročenie najvyššie prípustných množstiev ťažkých kovov v krmivách (násobok)

1,61 – 1,31 <limit – – – – 1,64Hd α 0,05 0,413 2,423 1,088 24,740 18,899 61,180 14,513 813,807 1,900BCF 0,68 0,45 0,66 0,08 2,13 0,56 1,01 0,62 0,73TF 0,71 0,86 0,52 0,51 0,50 0,93 0,29 0,38 0,65

Tab. 1: Koncentrácia ťažkých kovov (mg.kg-1), BCF a TF trávnych ekosystémov

Štatistická metóda: ANOVA – LSD test (α = 0,05) a, b, c – signifikantné rozdiely

StanovišteKoncentrácia ťažkých kovov (mg.kg-1)

Cd Co Cr Pb Zn Mn Cu Fe NiRadvaň 1,79a 7,40a 4,85a 45,03a 102,56a 304,24a 17,41a 1315,90a 7,23aPánsky diel 1,58a 10,91b 7,22b 52,41a 115,61a 565,69c 21,15a 3728,39b 17,20bKráľova stud-ňa 2,87b 7,70a 5,47a 90,48b 142,68b 403,45b 23,61a 2069,43a 7,52a

Hd α 0,05 0,413 2,423 1,088 24,740 18,899 61,180 14,513 813,807 1,900

Tab. 2: Koncentrácia ťažkých kovov na výskumných plochách (mg.kg-1)

Štatistická metóda: ANOVA – LSD test (α = 0,05) a, b, c – signifikantné rozdiely

Literatúra/1/Úradgeodézie,kartografieakatastraSlovenskej republiky:Štatistická ročenkaopôdnomfondevSRpodľa

údajovkatastranehnuteľnostík1.januáru2018.Bratislava:Úradgeodézie,kartografieakatastraSlovenskejrepubliky,2018.130s.ISBN978-80-89831-06-7.

/2/Tomaškinová,J.,Šťastná,M.,Tomaškin,J.:Produkčné,ekologickéaenvironmentálnefunkcietrávnychporastovvagrárnejkrajine.BanskáBystrica:Belianum.VydavateľstvoUniverzityMatejaBelavBanskejBystrici,2018.135s.ISBN978-80-557-1466-0.

/3/Linkeš,V.etal.:MonitoringpôdSR.Bratislava:VÚPÚ,1997.128s.ISBN80-85361-35-3./4/Baker,A.J.M.:Accumulatorsandexcluders–strategiesintheresponseofplanttoheavymetals.JournalofPlant

Nutrition,1-4,1981:643-654./5/Staňová,A.,Banásová,V.,Čiamporová,M.:StratégietrochdruhovroduArabidopsisprinadbytkuťažkýchko-

vovvpôde.StrategiesofthreeArabidopsisspeciesunderheavymetalexcessinthesoil.BulletinSlovenskejBotanickejSpoločnosti,Supl.2,2010:237-245.

/6/Zákonč.220/2004oochraneavyužívanípoľnohospodárskejpôdy./7/VýnosMPSRč.2080/2005okŕmnychsurovináchnavýrobukŕmnychzmesíaohospodárskychkrmivách./8/Klobušický,K.,Balcar,J.:Ťažkékovyaplynnéimisievtrávnychekosystémoch.Poľnohospodárstvo,4,1997:

264-273./9/Klobušický,K.,Kopec,M.:Ocenazawartošci,kadmu,nikluiinnychmetalicieźkichnauzytkachzielonychpo-

loźnychnaróznejwysokościnadpoziomemmorza.Kadminikelorazlitwśrodowiskuprzyrodniczym,1997:125-129./10/Petříková,V.:Rostlinnávýrobaaživotníprostředí.Úroda,2,1990:91-94./11/Hecl,J.,Hronec,O.,Andrejovský,P.:Vplyvovzdušianakontamináciurastlínv imisnezaťaženomregióne

strednýZemplín.Actaregionaliaetenvironmentalica,2,2005:39-44./12/Hronec,O.:Ťažkékovyaichpohybvpôdacharastlinách.Zborníkzoseminára:Ťažkékovyvekosystéme,

E´96,BIJOSlovensko,sr.o.,1996:41-49.

Poďakovanie

UvedenáprácavzniklasvyužitímprístrojovéhovybaveniazískanéhovrámciprojektuOPVýskumavývoj– ITMS26210120024„Obnova abudovanie infraštruktúrypre ekologickýa environmentálnyvýskumnaUMB“.


Praha 3. až 5. září 2019 168

Dlhodobé hodnotenie vplyvu abiotických faktorov na les-né ekosystémy Slovenska

Long–term assessment of the impact of abiotic factors on Slovak forest ecosystems

Summary

Long-termassessmentoftheimpactofabioticfactorsonSlovakforestispossiblethankstotheparticipati-onofSlovakiaintheInternationalCo-operativePro-grammeonAssessmentandMonitoringofAirPollu-tionEffectsonForests(ICPForests).Theprogrammewasestablishedin1985withtheaimtocollect,compi-le,andevaluatedataofforestecosystemsandmonitortheirconditionandperformanceovertime.Thispro-grammeincludestwointensitylevelsin42countries.TheLevelImonitoringisbasedonaround4900obser-vationplotsthroughoutEurope.TheSlovakdatahavebeencollectedfrom112PMPLevelIingrid16x16kmfromtheenvironmentcomponents(soil,air,plants).The meteorological monitoring data have beentaken from 30 forestry locations since 2007.

Key words: forest ecosystem; monitoring; soil; depo-sition; meteorological monitoring

Súhrn

DlhodobéhodnotenievplyvuabiotickýchfaktorovnalesyjemožnévďakazapojeniuSlovenskadoMedzi-národného kooperatívnehoprogramumonitorovaniaa hodnotenia vplyvu znečisteného ovzdušia na lesy(ICPForests).Programvznikolvroku1985scieľomzbierať a vyhodnocovať údaje o lesných ekosysté-moch a monitorovať ich stav a podmienky v čase.Vprojektedlhodobospolupracuje42krajín,na4900trvalých monitorovacích plochách (TMP), ktoré súrozmiestnenépocelejEurópe.Každoročnýzberúda-jovovlastnostiachlesovnaSlovenskuprebiehavsie-ti16x16kmazachytáva112plôch.Výskumjezame-ranýnajednotlivézložkyprostredia(pôda,ovzdušie,dreviny). Systematické nadobúdanie exaktných dátapoznatkovjeodroku2007doplnenéoautomatizo-vanýlesníckymeteorologickýmonitoring,ktorýpre-biehana30lokalitách.Kľúčové slová: lesný ekosystém; monitoring; pôda; depozície; meteorologický monitoring

Slávka Tóthová, Pavel Pavlenda, Zuzana Sitková, Danica Krupová

Národné lesnícke centrum – Lesnícky výskumný ústav Zvolen, T. G. Masaryka 22, 960 01 Zvolen, [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]

Úvod

Poznatkyolesochaichvývojimajúzásadnývýznampretrvaloudržateľnéobhospodarovanieazachovanielesov.Vsúčasnostiexistujeniekoľkosystémovprezisťovanieúdajovolesochaichhodnotenie.Zdravotnýstavlesovvpolovici80-tychrokov20.storočiasivyžiadalvytvorenienovéhosystémuprezberahodnotenieúdajovolesoch.VsúvislostisprijatímKonvencieUN/ECEodiaľkovomcezhraničnomprenoseznečistenéhoovzdušiavznikolprogramICPForests(InternationalCo-operativeProgrammeontheAssessmentandMoni-toringofAirPollutionEffectsonForests-Medzinárodnýkooperatívnyprogramhodnoteniaamonitorovaniavplyvuznečisteniaovzdušianalesy).Popriúdajochzískavanýchnajmäprepotrebyhodnoteniavývojalesné-hofonduaplánovanialesnejprevádzky,ktorésavovyspelýchkrajináchzískavajúvnárodnýchinventarizáci-áchlesov,jevcelejEurópevýznamnouzložkouzisťovaníúdajovolesochmonitoringlesnýchekosystémov.Významnouodlišnosťouodinýchzisťovaníjenajmädetailnéhodnotenievšetkýchhlavnýchzložieklesnéhoekosystémovavývojaabiotickýchfaktorovpôsobiacichnalesy.Doprogramubolovroku2017zapojených42štátov,ktorézisťovaliúdajena4900plocháchvEurópe.

Materiál a metódy

Výstupomintenzívnejmedzinárodnejspoluprácebolrozsiahlymanuálprejednotlivéprieskumy.Nanárodnejúrovnisazakladaliplochyzákladnéhomonitoringuvsieti16x16kmpocelomúzemíSlovenskaodroku1987.

Neskôrpribudliplochytzv.intenzívnehomonitoringu,postupneodroku1995(lenplochaPoľana-Hukav-skýgrúňexistovalaužodroku1991aažnáslednesazahrnuladoprogramu).Tietoplochybolivybratétak,abyzahrnulitypickélesnéekosystémySlovenskazhľadiskastanovišťaadrevinovéhozloženia.Plochysúlokalizovanévnadmorskýchvýškachod225mdo1250m,zhľadiskadrevinovéhozloženiasúzastúpenépo-rastysdubomcerovým,dubomzimným,bukomlesným,smrekomobyčajnýmajednaplochasozmiešanýmbukovo-smrekovo-jedľovýmporastomsprímesoucenných listnáčov (javor, jaseň).Vybavenésúzberačmiatmosférickejdepozície,opadu,prírastkomermialyzimetrami.KukaždejTMPvlesnomporastejezaloženáajtzv.voľnáplocha,vybavenámeteostanicou,zberačmiatmosférickejdepozícieazariadeniaminameranieozónu.TMPPoľana-Hukavskýgruňjeakojedináoplotenáavybavenáoceľovouvežou,ktorámánahornejplošinevovýške36mdepozičnézberačeaďalšiezariadeniavrátanekamerynazáznamfenologickýchfáz.Významnýmprvkompreporovnateľnosť,atýmajvyužiteľnosťvýsledkov,súkonkrétnekrokypreharmo-nizáciumetódformoumanuálu,aleajkalibračnékurzy.JednotlivékapitolyManuáluICPForest,zameranénajednotlivéprieskumy,sapriebežnespresňujúadoplňujú,pričomtentomanuál(UN/ECE2016)jevoľneprístupnýnawebovomsídleprogramuICPForests:http://icp-forests.net/page/icp-forests-manual.Metodo-lógiaprogramuICPForestbolaajpodstatnouzložkoumonografiezameranejnaterestrickéhodnotenie/1/.Automatizovaný lesníckymeteorologickýmonitoring sa začal postupne rozvíjať v období rokov 2007 až2010,avsúčasnostiprebiehana15výskumnýchlokalitáchNárodnéholesníckehocentravoZvolene(NLC)a15staniciachTechnickejuniverzityvoZvolene(TUZVO).SieťregionálnychmezoklimatickýchstanícbolazakladanávrôznychorografickýchcelkochSlovenskasohľadomnapotrebydlhodobéhomonitoringuzmienekologickýchpodmienokaprodukčnýchukazovateľovvsúladesmetodikoumedzinárodnéhomonitoringulesovICPForests(II.úrovne).Digitálnemeteorologickéstanicesanachádzajúnalokalitáchvrozpätínadmor-skýchvýšokod225do1560mn.m.,čímreprezentujúpraktickyvšetkylesnévegetačnéstupne.OperatívnemeteorologickéúdajesúkaždúhodinuautomatickyvysielanéaonlinegrafickyvizualizovanénaspoločnejinternetovejstránkeNLCaTUZVO(www.forestweather.sk)alebonawebeprevádzkovateľacentrálnehodá-tovéhoarchívu(www.emsbrno.cz).Viacmetodickýchinformáciíjedostupnýchvprácach/6/a/7/.


Vzhľadomnarozsahpríspevkuuvádzamevybranévýsledkyoabiotickýchfaktoroch,ktorézohrávajúkľúčo-vúúlohupreexistenciu lesnýchdrevín. Základom jepôda,vnedávnejminulostibolo limitujúcim fakto-romvmnohýchúzemiachznečistenéovzdušiesnáslednoudepozícioukyslýchzložiekzachytenýchhlavnevsmrekovýchlesochauvádzamečímďalejdôležitejšienovéinformácieopriebehuteplotyazrážokzískanéautomatizovanýmmonitoringomtiežpriamovlese.Prieskumpôdjezameranýnavšetkypodstatnéchemickéafyzikálnevlastnosti,hodnoteniejezameranéna-jmänatrihlavnétémy:stavkyslostianasýteniabázami(acidifikácia),úroveňkoncentráciírizikovýchprvkov(kontaminácia)azásobypôdnehouhlíka (sekvestrácia,prípadnestratyuhlíkavpôde).Akopríkladvýstu-puuvádzame informáciuopôdnej reakcii.Približnena tretineTMPbolizistenéveľmikyslépôdy.Podielneutrálnychažmiernealkalickýchpôdzodpovedápodielukarbonátovýchpôdotvorných substrátov.Počas

Obr. 1: Aktívna pôdna reakcia (pH-H2O) v pôde v hĺbke 0–10 cm

rokov 1993–2006 bolo zastúpenie pôd s reakciouv rámci daných intervalov bez výraznejších rozdie-lov,vpokrývkovomhumuseavhĺbke0–10cmjeistýnáznakzníženiapodieluveľmisilnekyslýchpôd,čobydoistejmierymohlosúvisieťsozníženímvstupuSO4

2-, tedavminulostivýraznedominujúcejzložkyzakysľujúcichlátok,dolesnýchpôd.Celkovemožnopodľatýchtovýsledkovkonštatovaťstabilizáciusta-vu lesnýchpôdzhľadiskapôdnej reakcievhodno-tenomobdobí.StavpHnaTMPvhĺbke0–10cmjeznázornenýnaobr.1.Dlhodobépoznatkyovstupesíryadusíkadolesnýchekosystémovzískavamepravidelnýmiodbermizráž-


Praha 3. až 5. září 2019 170

Graf 1: Depozícia síry v lesných porastoch v rokoch 1999 až 2015 (kg.ha-1.rok-1)

Ďalejuvádzamepríkladspracovaniameteorologickýchdátzvybranej lesníckyvýznamnejoblastiKysuce.ZpohľaduklimatologickejrajonizáciebolregiónKysúcnaseverozápadnomSlovenskuvždycharakterizo-vanýakooblasťsdostatočnýmzrážkovýmzabezpečením.VzmysleklimatickejklasifikáciepodľaKončekavobdobí1961–2010patríúzemiedomiernetepléhoažchladného,vlhkéhoažveľmivlhkéhookrsku/2/.Roz-siahlezmenyvlesnomvegetačnomkrytevostatnýchrokochnaKysuciachapostupnádefragmentácialesov(najmänepôvodnýchsmrečín)zdôvoduvetrovýchkalamítavplyvomgradáciípodkôrnehohmyzuupriamilapozornosťlesníckehovýskumunasystematickésledovanievývojaklímyvzmenenýchenvironmentálnychpodmienkach,sozameranímnaúlohusuchaahorúčavvrozpadelesnýchkomplexov.Merania lesníckehometeo-monitoringupotvrdzujú,žeužajvtomtoregiónenarastápočetrokov(príp.vegetačnýchsezón)sne-dostatočnými,podpriemernýmiúhrnmizrážokazároveňteplotyvzduchustálečastejšieprekračujúdlhodobépriemery.

kovýchvôdv15dňovýchintervalochna7až9TMP.Vzorkovačesúumiestnenévlesnýchporastochanablízkychotvorenýchplocháchbezzápojalesnýchdrevín,kdesameriatzv.zmiešanádepozícia.Depozíciecelkovéhodusíkaasírysúvlesnýchporastochzvyčajnevyššieakozmiešanédepozícienapriľahlýchvoľnýchplochách.Najvyššiudepozíciusírysmedlhodobozaznamenávalivovyššíchnadmorskýchvýškach,vsmre-kovýchlesochvoblastiKysúc,voVysokýchTatráchaNízkychTatrách.PoklesdepozíciesíryvlesochSRjevdobrejzhodesvýsledkamizďalšíchštátovEÚ.UžvspráveUNECEzroku2005„StavlesovvEurópe“sauvádza,žepriemernáročnádepozíciasíryvlesnýchporastochpokleslavobdobírokov1996–2001o40%.Hodnotenýchbolo169plôchodseveruTalianskaažpojuhŠkandinávie.Ojedineléplochysvysokoudepo-zíciousírysavšaknaďalejvyskytujútakmervkaždejsledovanejkrajine.VýznamnázmenavSRnastalaužvroku2003,keďdepozíciasírynavšetkýchsledovanýchplocháchbolaprvýkrátnižšiaakocelkovádepozíciadusíka,atovporastochajnavoľnýchplochách.Vnasledujúcichrokochsmezaznamenalipokračovanietohtotrenduapotvrdenietrvalostitýchtozmien,ktoréodrážajúzmenyvemisnejsituáciivstrednejEurópe.NajväčšíproducentiSO2bolinútenípristúpiťčiužzme-noutechnológií,aleboinštalovanímúčinnejšíchfiltračnýchzariadeníkichvýraznejredukcii,čosanásledneodrazilovceloeurópskychtrendochpoklesudepozíciesíry.Prehľaddlhodobejdepozíciesíryvlesnýchpo-rastochjeuvedenýnagrafu1.

Graf 2: Odchýlky priemerných mesačných teplôt vzduchu (°C) a úhrnov zrážok (RR%) nameraných v roku 2018 od dlhodobého normálu 1961–1990 na lokalite Husárik (530 m n.m), odvodeného podľa blízkej klima-tologickej stanice Čadca /8/

Literatúra/1/Ferretti,M.,Fischer,R(eds.),2013:MethodsforterrestrialinvestigationsinEuropewithanoverviewofNorth

AmericaandAsia.DevelopmentinEnvironmentalScience,Volume12,ForestMonitoring,Elsevier,536pp./2/KlimatickýatlasSlovenska.ClimateAtlasofSlovakia.Bratislava:Slovenskýhydrometeorologickýústav,2015,

142s./3/Pavlenda,P.,Pajtík,J.,Priwitzer,T.,Bošeľa,M.,Capuliak,J.,Ďurkovičová,J.,Ištoňa,J.,Kajba,M.,Konôpka,

M.,Krupová,D.,Leontovyč,R.,Máliš,F.,Pavlendová,H.,Pôbiš,I.,Sitková,Z.,Stančíková,A.,Tóthová,S.,Vida,T.,Vodálová,A.,2011:MonitoringlesovSlovenska.SprávazaprojektFutMonaČMSLesyzarok2010.Zvolen,NLC-L-VÚZvolen,206s.

/4/Pavlenda,P.,Pajtík,P.,Priwitzer,T.etal.2014:MonitoringlesovSlovenska.SprávazaČMSLesyzarok2013.NLC–LVÚZvolen,150s.

/5/SHMÚ,Bratislava.PočasienaSlovenskuvroku2018.CyrilSiman,Analýzapublikovaná1.1.2019.Dostupnéna:http://www.shmu.sk/sk/?page=2049&id=970

/6/Sitková,Z.,Leštianska,A.,Střelcová,K.,Fleischer,P.st.,Fleischer,P.ml.,Galko,J.,2019:Lesníckymeteorolo-gickýmonitoring:možnostivyužitiaoperatívnychdátvochranelesa.In:Kunca,A.(Ed.),Aktuálneproblémyvochranelesa2019.Zborníkreferátovzmedzinárodnejkonferenciekonanej31.-1.2.2019vKongresovomcentreKúpeľovNovýSmokovec,a.s.,Národnélesníckecentrum,Zvolen,s.82–88.

/7/Střelcová,K.,Leštianska,A.,Sitková,Z.,Vido,J.,Nalevanková,P.,Škvarenina,J.,2017:Monitoringbioklima-tickýchpodmienoklesnýchvegetačnýchstupňovSlovenska.InSitková,Z.,Pavlenda,P.(Eds.):Dlhodobýekologickývýskumamonitoringlesov:súčasnépoznatkyavýzvydobudúcnosti.ZborníkrecenzovanýchpríspevkovzkonferencieEkoMon2017,7.–8.11.2017voZvolene,Národnélesníckecentrum–LesníckyvýskumnýústavZvolen,s.121–125.

/8/Túčeková,A.,Sitková,Z.,Takáčová,E.,Strmeň,S.,Kulla,L.,akol.,2018:Kontinuálnezískavanieatransportpoznatkovpoloprevádzkovýchexperimentovumelej,kombinovanejaprirodzenejobnovykalamitnýchholínvrámciDOHusárik.ČiastkovásprávaaodpočetprácpreLesySRš.p.zarok2018.43s.Elektronickáverziasprávydostupnánahttp://www.nlcsk.org/reconstruction/images/pdf/Odpocet_2018_Zmluva_LesySR.pdf

Poďakovanie

VýskumjepodporovanývrámciriešeniaprojektuSLOV-LES„Výskumavývojnapodporukonkurencie-schopnostislovenskéholesníctva“,ktorýjefinancovanýzrozpočtovejkapitolyMPRVSR(08V0301),Agentú-rounapodporuvýskumuavývojanazákladezmluvyč.APVV-16-0325„Extrémneprejavyzmenyklímyaichdopadynarastaprodukciulesnýchporastov“avrámciúlohyMonitoringlesovSlovenska(ČMSLesy).

Rok2018možnovoblastiKysúczhodnotiťakoteplotnevýraznenadpriemernýanaopakzrážkovomiernepodnormálový(graf2).Vegetačnásezónaroku2018bolapodľanašichmeranínaKysuciach(konkrétnenastaniciHusárik530mn.m.)najteplejšiaminimálneodroku2010aspolusrokmi2015a2012sazaradilaajmedzinajsuchšiezpozorovanýchobdobí.Výrazneteplotnenadpriemernýbolnajmämesiacapríl(12,6°C)atoažo6,2°Cčospoluspodpriemernýmúhrnomzrážok(len36%znormálu)bolprevývojvegetácieza-čiatkomvegetačnejsezónyznačnenepriaznivýstav.RovnakoviacročnémeraniapôdnejvlhkostinaHusárikuukázalideficitvlahyvpôdevhĺbkach10až30cm,pričomnajmarkantnejšiesuchobolovleterokov2012,2015,2017apodľapodnormálovýchzrážokajrok2018/8/.

Záver

ProgrammonitoringulesovICPForest,ktorýpôvodnevznikolzdôvodusilneznečistenéhoovzdušiavEu-rópe,prešielzmenamiapostupnesavyvinuldorozsiahlehounikátnehosystémukomplexnéhomonitoringu,ktorýposkytujeinformácieolesoch,ajopôsobiacichabiotickýchfaktoroch.Informácieovlastnostiachpôd,zmenáchdepozícií látok,súvposlednýchrokochdopĺňanéautomatizovanýmlesníckymmeteorologickýmmonitoringom.Dlhodobéinformácieovonkajšíchabiotickýchfaktorochzískavanévrámcimonitoringumajúvýznamzhľadiskasystematickéhonadobúdaniaexaktnýchdátapoznatkov.Využitievidímenajmävekolo-gickom,ekofyziologickomaprodukčnomlesníckomvýskume,akoajvaplikovanejochraneapestovanílesa.


Praha 3. až 5. září 2019 172

Reakcia koreňového systému Bromus marginatus Nees ex Steud. a Phleum pratense L. na vodný stres

Root system of Bromus marginatus Nees ex Steud. and Phleum pratense L. response on the water stress

Summary

Theaimof theworkwas toverify the influenceofdifferentwater regimeson theproductionof foragegrassesroot.Bromus marginatusNeesexSteud,ava-riety„Tacit“and theTimothy (Phleum pratenseL.)variety „Levočská“were observed.The experimentwasconductedundercontrolledirrigationconditions.Thesamedose,200ml,ofwaterpercontainerwasapplied.Threevariantsofwateringwereobservedforeachspecies:I.onceweeklyonMonday;II.2timesperweek,MondayandThursdayandIII.3timesperweek,Monday,TuesdayandThursday.Atotaloftwocollectionswerecarriedoutandattheendofthesea-sonthecontainersweredisassembledandsubsequent-lytherootweightwasmeasured.Intheresultsweob-servedasignificantincreaseintheweightofrootswithanincreasingdoseofwaterinbothstudiedspecies..Key words: root system; grasses; water regime

Souhrn

Cieľomprácebolooveriťvplyv rôznychvlahovýchrežimovnaprodukciukoreňovkŕmnychtráv.Sledo-vali sa stoklashorský (Bromus marginatusNees exSteud.) odroda „Tacit“ a timotejka lúčna (Phleum pratense L.) odroda „Levočská“.Experiment sa re-alizoval v kontrolovaných podmienkach s riadenouzávlahou.Aplikovalasarovnakádávka,200ml,vodyna každú nádobu. Pri každom druhu sa sledovali 3variantyzalievania:I.1xtýždennevpondelok;II.2xdotýždňa,vpondelokavoštvrtokaIII.3xdotýždňa,vpondelok,utorokavoštvrtok.Celkovosarealizo-validvazbery,anakoncisezónysanádobyrozobralianáslednesazisťovalahmotnosťkoreňov.Vovýsled-kochsmezaznamenaliuobochsledovanýchdruhochpreukazný nárast hmotnosti koreňov s narastajúcoudávkouvody.Kľúčové slová: koreňový systém; trávy; vlahový režim

Ľuboš Vozár, Peter Kovár, Peter Hric

Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, FAPZ, Katedra trávnych ekosystémov a kŕm-nych plodín, Tr. A. Hlinku 2, 949 76 Nitra, Slovenská [email protected]

Úvod

Trávypotrebujúurčitépodmienkypreoptimálnyrast.Majúkonkrétnepožiadavkynaekologicképodmienkystanovišťa.Významnésúobzvlášťatmosférickézrážky,vzdušnávlhkosť, teplotnépomery,svetloavietor,ktorédeterminujúhydrologicképrocesy,atýmajpoľnohospodárskučinnosť/4/.Vodajeprijímanáavedenárastlinouvplyvomgradientuvodnéhopotenciáluzmiestasvyššouvoľnouener-gioudomiestasnižšouenergiou.Uvyššíchrastlínprebiehapríjemvodyprostredníctvomšpecifickéhoorgánu–koreňa.Okrempôdnejvlhkostimôžuprijímaťvoduvoformerosy,dažďaavzdušnejvlhkostiajnadzemný-miorgánmi-listami.Tentomimokoreňovýpríjemjeobzvlášťdôležitýprinedostatkuvodyvpôde/3/.Deficit vody alebo vodný stres, je najviac limitujúcim stresorom pre rastliny. Jednou z príčin nedostatkuvodydostupnejprerastlinyjenajčastejšiepriebehpočasia.Ďalšietaktiežmožnépríčinysúobsahživínasolívpôde,aleajpôdnareakcia/1/.Vrastlináchpodvplyvomsuchaprebiehaširokáškálabiochemickýchafyziologickýchreakciínavšetkýchúrovniachrastliny.Prebiehauzavretieprieduchov,potlačeniebunkovéhorastuafotosyntézy,nadprodukciafytohormónovaakumuláciametabolitovaurýchľujesastarnutierastlín/8/.Vonkajšímprejavomvodnéhodeficitujevädnutierastlín.Dochádzakpostupnémuznižovaniuobsahuvodynielenvlistoch,aleajvostatnýchorgánochvrátanekoreňa.Následkomtohokoreňovévláskyodumierajúadochádzakprerušeniukontaktumedzipôdouakoreňom.Rastlinatakstrácaschopnosťprijímaťvoduajpoprípadnomdodanívody/6/.Niektoríautori/2/píšu,žedeficitvodypodporujeurastlínrastkoreňov,avšaksilnývodnýstresrastkoreňov

znižuje,pretožerastlinanemádostatokasimilátov.Hlbšíahustejšíkoreňovýsystémzlepšujeprístupkzásobevodyvpodorničíazlepšujepríjemživínzvysychajúcejpôdy.Rastlinysúdokoncaschopnékoreňmivylu-čovaťvoduprijatúzhlbokýchvrstievdovyschnutýchpovrchovýchvrstieva takzlepšovaťvmalejmierepodmienkyprepríjemživín.Ponáslednompríchodezrážokmôžemohutnejšíkoreňovýsystémpredstavovaťdokoncavýhoduvporovnanísrastlinami,ktoréneprešliobdobímmiernehonedostatkuvody.Cieľomprácebolooveriťvplyvrôznychvlahovýchrežimovnaprodukciukoreňovkŕmnychtráv.

Materiál a metódy

ExperimentbolrealizovanýnaKatedretrávnychekosystémovakŕmnychplodínSlovenskejpoľnohospodárs-kejuniverzityvNitre.Priemernéročnéteplotyvkatastrimestasapohybujúvrozpätí7,5–10,0°C.Priemernéhodnotyteplôtvobdobítrvaniapokususúuvedenévtab.1.

Faktor DeňMesiac

III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X.

Teplota(°C)

1.–10. 4,0 6,1 15,8 21,7 24,1 25,3 17,8 13,311.–20. 5,9 10,6 14,4 17,9 22,2 21,4 18,6 8,521.–31. 8,3 13,9 11,8 16,2 22,6 21,3 13,1 8,91.–31. 6,3 10,4 15,1 19,9 23,6 23,5 17,5 10,5

Tab. 1: Teplotné podmienky v období trvania pokusu

Experimentbolzaloženývmarci.Vysialisa2druhytráv-timotejkalúčna(Phleum pratenseL.)astoklashorský (Bromus marginatusNeesexSteud.).Trávysapredpestovalivzakoreňovačoch.Nazačiatkumájabolipretrhanéna2ksvkaždomzakoreňovači.Apotýždnisarastlinyvysádzalidokvetináčovsobjemom2l(24ks).Napresádzaniebolpoužitýtrávnikovýsubstrát,ktoréhozloženiejeuvedenévtab.2.

Substrát N P K Ca Na Mg Cox pH

mg.kg-1 %

Trávníkový substrát 4067,07 71,53 538,78 6720,00 556,52 716,29 4,41 6,70

Tab. 2: Zloženie trávnikového substrátu

Následnebolinádobyvynesenénakrytýbalkónazačalsarealizovaťrôznyzávlahovýrežim.Rastlinybolizalievanévpravidelnýchintervaloch,pričomsaaplikovalarovnakádávka,200ml,vodynakaždúnádobu.Prikaždomdruhusasledovali3variantyzalievaniav3opakovaniach:• 1xtýždennevpondelok;• 2xdotýždňa,vpondelokavoštvrtok;• 3xdotýždňa,vpondelok,utorokavoštvrtok.VýživarastlínbolarealizovanáaplikáciouhnojivaDuslofert14–10–20(7S)vdvochdávkach(2x0,72gnakvetináč).Prvádávkahnojivasapoužiladvatýždnepovysadení,druhéhnojeniesauskutočnilotýždeňpo1.kosbe.Prvákosbabolavykonaná7.júla,druhá21.septembra.Kosbysarealizovalivofenofázemetaniatráv.Podruhejkosbeaukončenísledovanísakvetináčevložilidosušičkypreumŕtvenierastlín.Ztaktopriprave-nýchvzorieksavyseparovalianásledneodvážilikorene.VýsledkybolispracovanévMSExcelaštatistickyvyhodnotenévprogrameStatSoft,Inc.(2011).STATISTI-CA(dataanalysissoftwaresystem),version10/9/.PoužilismeANOVUhlavnýchefektov.ÚroveňfaktorasaposudzovalaFisherovýmLSDtestom.


Preúčinnúabsorpciuvodyzpôdymusíbyťpovrchkoreňavblízkomkontaktespôdou.Absorpčnáplochakoreňa,dôležitáprepríjemvody,jeovplyvňovanáveľkosťouazloženímkoreňovéhosystémuazväčšujerast


Praha 3. až 5. září 2019 174

Záver

Vovýsledkochsmezaznamenalipriobochsledovanýchdruhochpreukaznýnárasthmotnostikoreňovsrastú-coudávkouvody.

Literatúra/1/Bláha,L.etal.:Biologickémetodybojesesuchem.InSborníkpříspěvkůzeseminářekesvětovémudnivýživy.

Praha:Výzkumnýústavpotravináŗský.s.3-6.ISBN978-80-86909-03-5/2/HaberleJ.,Svoboda,P.,Káš,M.:Theeffectofmeteorologicalconditionsontheefficiencyofstubblecatchcrops.

InItalianJournalofAgronomy,vol.3(3),pp.333-334.ISSN2039-6805./3/Hejnák,V.:Fyziologierostlin.Praha:Českázemědělskáuniverzita(Praha).159s.ISBN978-80-213-1667-6./4/Jančovič,J.:Ekológiatrávnychporastov.2.nezmenenévyd.Nitra:SPU.80s.ISBN80-8069-650-0./5/Magdová, I.:Vplyvrôznychvlahovýchrežimovnaprodukciusuchovzdorných tráv:diplomovápráca.Nitra:

SPU.65s/6/Massacci,A.,Nabiev,S.M.,Pietrosanti,L.,Nematov,S.K.,Chernikova,T.N.,Thor,K.,Leipner,J.:Response

ofthephotosyntheticapparatusofcotton(Gossypium hirsutum)totheonsetofdroughtstressunderfieldconditionsstudiedbygas-exchangeanalysisandchlorophyllfluorescenceimaging.InPlantPhysiologyandBiochemistry,vol.46,no.2,pp.95-62189.ISSN0981-9428.

/6/Robinson,D.,Hodge,A.,Fitter,A.:ConstraintsontheFormandFunctionofRootSystems.InRootecology,pp1-31.ISBN:978-3-642-05520-1.

/8/Seki,M.,Umezawa,T.,Urano,K.,Shinozaki,K.:Regulatorymetabolicnetworksindroughtstressresponses.InCurrentOpinioninPlantBiology,vol.10,no.3,pp.296-302,ISSN1369-5266.

/9/StatSoft,Inc.(2011).STATISTICA(dataanalysissoftwaresystem),version10.www.statsoft.com.

Poďakovanie

ToutocestoubysmechcelipoďakovaťMariánoviFarkašovizapomocprizbereavyhodnocovaníúdajov.

koreňaakoreňovýchvláskov.Vodajeprevažneprijímanávnovýchčastiachkoreňovéhosystémutam,kdeobvykledochádzaknajväčšejtvorbekoreňovýchvláskov/6/.Vexperimentesostoklasomhorskýmmnožstvokoreňovvjednotlivýchvariantochnarastalo(tab.3).Zistilismeštatistickypreukaznézmenyhmotnostikoreňovstoklasuhorského.Rozdielmedzinajviaczavlažovaným(III.)anajmenejzavlažovaným(I.)variantombol3,767gnanádobu.Pritimotejkelúčnejrovnakosintenzi-touzávlahynarastalahmotnosťsušinykoreňov.HmotnosťkoreňovsavovarianteIII.zvýšila5,46krátvpo-rovnanísvariantomI.Narozdielodstoklasuhorskéhosúvšakrozdielymedziprvýmadruhýmvariantomnepreukazné.

Variant Stoklas horský Timotejka lúčna

I. 0,648a 0,357a

II. 2,335b 0,695a

III. 4,415c 1,950b

Tab. 3: Produkcia koreňov v závislosti od intenzity za-vlaženia (g/nádoba)

Rozdielne indexy v rámci stĺpcov indikujú signifikantné rozdiely (Fisherov LSD test, ɑ = 0.05)

Priporovnanívýsledkovhmotnostíkoreňovtimotej-kylúčnejastoklasuhorského,môžemepovedaťžeuobochdruhov sozvyšujúcimsamnožstvomapliko-vanejzávlahynarastalaajichhmotnosť.Pristoklasehorskom bola zaznamenaná podstatne väčšia hmot-nosťkoreňovejhmotyakopritimotejkelúčnej.Tosapotom odrazilo aj v produkcii jednotlivých druhov.Inévýsledkyzpodobnéhopokusu /5/ tiežpoukazu-júnastúpajúcutendenciuprodukciehmotykoreňovmätonohumnohokvetéhoaovsíkaobyčajného.


Složení aminokyselin v kořenech Pteris cretica při stre-su arsenem

Composition of amino acids in roots of Pteris cretica under asenic stress

Summary

A pot experiment with fernPteris cretica (L.) var.Albo-lineata and var. Parkerii was focused on freeaminoacidsmetabolism in the rootsaffectedbyAslong-termstress.Soilusedinexperimentwasspikedby20,100and250mgAs/kgofsoil.Theplantswereharvested after 185 days (P. cretica var.Albo-line-ata) and158days (P. cretica var.Parkerii)of culti-vation. Long-term stress showed decrease of rootsbiomassofAsvariantsandincreaseofAscontentinroots.P. creticavar.Albo-lineataaccumulatedmoreAs thanP.creticavar.Parkerii.The totalcontentoffree amino acids was higher inP. cretica var. Par-keriithanP. creticavar.Albo-lineata.Themainfreeamino acids in roots of both fernswas glutamine -30% on average from all amino acids. Free aminoacidwith lowest content in roots of both fernswasasparagin - 2.6% on average from all amino acids.Key words: hyperaccumulator; stress metabolism; transport amino acids; Pteridaceae

Souhrn

V nádobovém pokusu byl studován metabolismusvolnýchaminokyselinv reakcinadlouhodobý stresvlivemAsukapradinPteris cretica (L.)var.Albo-li-neataavar.Parkerii.Arsenbylaplikovánvdávkách20,100a250mgAs/kgpůdyakořenybylyodebránypo185a158dnechvegetace.SezvyšujícísedávkouAsbylsníženvýnosbiomasyazvýšenobsahAsvko-řenech,kterýbylvíceakumulovánvP. creticavar.Al-bo-lineata.Rozdílymezirostlinamibylypozoroványvmetabolismuvolnýchaminokyselin,jejichžcelkovýobsahbylvyššívP. creticavar.Parkerii.Vkořenechoboukapradinbylhlavní aminokyselinouglutamin,jehožprůměrnýobsahdosahoval30%zcelkovéhoobsahuvolnýchaminokyselin.Aminokyselinousnej-nižšímobsahem-vprůměru2,6%,bylvkořenechobourostlinasparagin.

Klíčová slova: hyperakumulátor; stresový metabolis-mus; transportní aminokyseliny; Pteridaceae

Veronika Zemanová1,2, Daniela Pavlíková1, Milan Pavlík2, Jana Česká3,Hana Zámečníková1

1Česká zemědělská univerzita v Praze, FAPPZ, Katedra agroenvironmentální chemie a výživy rostlin, Kamýcká 129, 165 00 Praha 6 – Suchdol, [email protected] 2Ústav experimentální botaniky AV ČR, v. v. i., Izotopová laboratoř, Vídeňská 1083, 142 20 Pra-ha 4 - Krč3Česká zemědělská univerzita v Praze, FAPPZ, Katedra botaniky a fyziologie rostlin, Kamýc-ká 129, 165 00 Praha 6 – Suchdol

Úvod

Arsen(As)jemetaloid,jehožvlivnarůstrostlinajejichproduktivitujeobvyklespojovánsoxidačnímstre-sem,kterýovlivňujevrůznémrozsahumetabolickédráhyrostlin/1/.Významnourolivantioxidačníobraně,tvorběkomplexůasignalizacipřistresurizikovýmiprvkyhrajíaminokyseliny(AA)/2/.AminokyselinymajístěžejnírolivinterakcimeziCaNmetabolismemrostlin,kdyNmetabolityumožňujívyužitíCprorůst/3/.

Materiál a metody

RostlinyPteris creticaL.var.Albo-lineata(Pc-Al)avar.Parkerii(Pc-Pa)bylypěstovány185a158dnívná-dobovémpokususčernozemímodální(5kg;pHKCl=7,2;KVK=258mmol+/kg;Corg.=1,83%;Ascelkový=16±1,7mg/kg)adávkouživin0,5gN,0,16gPa0,4gKna1kgpůdy(jakoNH4NO3aK2HPO4).Arsenbylaplikovánvdávce20(As1),100(As2)a250(As3)mg/kgpůdy(roztokNa2HAsO4·7H2O).KontroloubylapůdabezaplikaceAs(As0).ArsenbylstanovenmetodouICP-OESponízkotlakémmikrovlnnémrozkladu(10mLHNO3+H2O2,4:1v/v;Ethos1).Poderivatizaciextraktu(1gFW;15mLMeOH+H2O,7:3v/v;24h)sadouEZ:faast(Phenomenex)bylzmě-

175


řenobsahvolnýchAApomocíGC-MS.DatabylavyhodnocenavprogramuStatistica12.0(neparametrickýKruskal-Wallisůvtest;lineárníkorelace,p≤0,001***,p≤0,01**,p≤0,05*).

Výsledky a diskuse

KořenyjsouprvníčástírostlinyvystavenévlivuAs,kdetentometaloidzpůsobujeinhibiciprodlužováníapro-filacekořenů/4/adocházíkesníženíbiomasy/5/.VnašempokususetoxickývlivAsnarůstkořenůprojevilpředevšímuPc-Pa(graf1a).Odběrtétokapradinybylprovedenvporovnánísdruhoupokusnourostlinoudřívezdůvodurozsáhlýchnekróznalistechahrozícímuúhynu.UPc-Albylvýnosaž6,5krátvyššívporov-nánísPc-PaasnižovalsesezvyšujícísedávkouAsvpůdě(graf1a).VýnoskořenůnegativněkorelovalsAsuPc-Al(r=-0,71**)iPc-Pa(r=-0,83***).RozdílmezikapradinamiseprojevilivakumulaciAsvkořenech(graf1b).SezvyšujícísedávkouAsvpůděsezvyšovalobsahAsvkořenechPc-Al.ObsahAsvPc-PabylnižšívporovnánísPc-Al(vprůměru52krátnižší)auvariantAs0aAs1bylpodmezídetekcepřístroje(˂3mgAs/kgDW).Jakohyperakumulátor,rostlinaschopnáakumulovatvícejak1000mgAs/kgsuchébiomasy/6/,bylpotvrzenPc-Al.VdůsledkustresuAsbylovlivněnprofilaobsahvolnýchAAvkořenechoboukapradin.UPc-Albylosta-noveno15volnýchAA,jejichžobsahbylalespoňujednévariantynadmezídetekce.UPc-Pabylozjištěno16volnýchAAacelkovýobsahAAbylvyššívporovnánísPc-Al(graf1c).VariantysAsuPc-AlzvyšovalycelkovýobsahAAvporovnánískontrolouo66,200a94%.NaopakuPc-PabylcelkovýobsahAAvlivemvariantyAs1sníženo51,5%azvýšeno1a28%vlivemAs2aAs3.VkořenechPc-AlaPc-PakorelovalcelkovýobsahAAsAs(r=0,80**ar=0,75**).Jakukazujíivýsledkydalšíchprací/7,8,9/AsnarušujeasimilaciNazpůsobujezměnyvobsahuesenciálníchineesenciálníchAA.

176

Graf 1: Výnos biomasy (a), obsah arsenu (b) a celkový obsah volných aminokyselin (c) v kořenech P. cretica var. Albo-lineata a var. Parkerii po 185 a 158 dnech vegetace.

Rozdílná písmena nad sloupci vyjadřují statisticky vý-znamný rozdíl (α < 0,05) mezi variantami (malá písme-na) a mezi kapradinami (velká písmena), nd - hodnoty pod mezí detekce.

Výsledkyv tab. 1 uvádějí obsah a jehoprocentuál-nízměnuvlivemdávkyAsprvníchpětivolnýchAA,jejichž obsah je v kontrolní variantě rostlin nejvyš-ší. U obou kapradin bylAA s nejvyšším obsahemglutamin(Gln),avšaktrendjehozměnbylrozdílný.VkořenechPc-AldosahovalGln25–46%avPc--Pa16–27%zcelkovéhoobsahuvolnýchAA.Jehoobsah koreloval sAs vPc-Al (r = 0,72**) iPc-Pa(r=0,62*).Podobný trend změnGln jakouPc-Albyl zjištěn u hyperakumulátoru As Pityrogramma

a b

c


Literatura/1/Rodríguez-RuizM,Aparicio-ChacónMV,PalmaJM,CorpasFJ:Arsenatedisruptsionbalance,sulfurandnitric

oxidemetabolismsinrootsandleavesofpea(Pisum sativumL.)plants.EnvironmentalandExperimentalBotany,161,2019:143-156.

/2/KumarA,SinghRP,SinghPK,AwasthiS,ChakrabartyD,TrivediPK,TripathiRD:Seleniumamelioratesarse-nicinducedoxidativestressthroughmodulationofantioxidantenzymesandthiolsinrice(Oryza sativaL.).Ecotoxico-logy,23,2014:1153-1163.

/3/LeaPJ,FordeBG:Theuseofmutantsandtransgenicplantstostudyaminoacidmetabolism.PlantCellandEnvironment,17,1994:541-556.

177calomelanos /6/. Jakukazujínaševýsledky,AAsnejnižšímobsahembylasparagin (Asn), jehožobsahsepohybovalod0,15±0,002do0,35±0,002mmol/kgFW(1,9–2,6%)vPc-Alaod0,39±0,003do0,69±0,007mmol/kgFW(2,3–3,6%)vPc-Pa.ObsahAsnkorelovalsAspouzeuPc-Al–r=0,80**.MeziAAsnejvyššímobsahempatříuoboukapradinserin(Ser)afenylalanin(Phe),jejichžobsahbylvlivemAszvyšo-vánvPc-AlasnižovánvPc-Pa.PodobnýtrendbylzjištěnvpokusuTripathietal./9/připorovnávánímeta-bolismutolerantníhoasenzitivníhokultivarurýževodpovědinastresAs.

rostlina AA (mmol/kg FW) As0 As1 As2 As3Pc-Al glutamin 1,4±0,5a +200%ab +432%b +180%ab

kyselinaglutamová 0,6±0,04ab -9%a +78%ab +98%btyrosin 0,5±0,002a +25%ab +138%b +67%abfenylalanin 0,4±0,003a +26%ab +143%b +71%abserin 0,3±0,009a +14%ab +118%b +55%ab

Pc-Pa glutamin 6,2±1,9ab -71%a -41%ab +23%bfenylalanin 2,1±0,004b -44%a -13%ab -13%abornitin 1,7±0,002a -43%a +22%a +22%akyselinaglutamová 1,5±0,1a -48%a +29%a +31%aserin 1,5±0,07b -43%a -10%ab -2%ab

Tab. 1: Obsah vybraných volných aminokyselin a jejich procentuální změny vlivem dávky As v kořenech P. cre-tica var. Albo-lineata a var. Parkerii po 185 a 158 dnech vegetace

Statisticky významný rozdíl (α < 0,05) mezi variantami vyjadřují rozdílná písmena (n = 6).

DalšívolnéAA,kterébylystanovenyvkořenechoboukapradinjsoualanin(Ala),glycin(Gly),valin(Val),leucin(Leu),isoleucin(Ile),threonin(Thr),prolin(Pro),kyselinaasparagová(Asp),kyselinaglutamová(Glu)atyrosin(Tyr).VkořenechPc-Albylstanoventakétryptofan(Trp).NaopakvkořenechPc-PatatoAAnebylastanovena,avšakbylstanovenornitin(Orn)ahistidin(His).ToxicitanejvyššídávkyAs-250mg/kgpůdyseprojevilavkořenechPc-AlakumulacíTrpavPc-PaakumulacíHis.TytoAA,kteréjsousubstrátemproan-tioxidačnísloučeniny/6/,nebylyuostatníchvariantstanoveny.DůležitouAA,kterájezapojenapřessignálníprocesydoregulacerůsturostlinyjePro/10/.TatoAAvykazovalauPc-AlaPc-PastejnýtrendjakoSeraPhe.ZvýšenýobsahuPc-Alpotvrzuje,žetoxickémuprvkutolerantnírostlinynadměrněakumulujíPro/10/.Ob-sahvšechzmíněnýchAA,svýjimkouTrp,korelovalsAsvPc-Al–r=0,60-0,82**.Podobnévýsledkybylypozoroványutolerantníhokultivarurýže/9/.VkořenechPc-PakorelovalAs,mimojižzmíněnéhoGln,pouzesVal(r=0,78**),Glu(r=0,64*),Orn(r=0,63*)aTyr(r=0,78**).ObsahjednotlivýchvolnýchAAbylsignifikantněrozdílnýmezirostlinamiuvšechvariant.VkořenechPc-AlvykazovalobsahjednotlivýchAA,svýjimkouAla,Glu,ValaTrp,stejnýtrendjakocelkovýobsahvolnýchAA–zvýšenívlivemAsvporovnánískontrolou(tab.1).VkořenechPc-PastejnýtrendobsahujakocelkovýobsahvolnýchAAvykazovalGlu,GlnaOrn.JakdokazujívýsledkyobsahůjednotlivýchvolnýchAAajejichtrendy,bylvmetabolismuAAvkořenechoboukapradinjednoznačnýrozdíl,ačkolisejednáostejnýrostlinnýdruh.VícetolerantnírostlinouvůčistresuAssejevíkapradinaPc-AlvporovnánísPc-Pa.


Poděkování

UvedenáprácevzniklazafinančnípodporyprojektuGAČRč.17-10591SaNutRiskCentrereg.č.CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_019/0000845.

178/4/FinneganPM,ChenW:Arsenictoicity:theeffectsonplantmetabolism.FrontiersinPhysiology,3,2012:article

182./5/KofroňováM,HrdinováA,MaškováP,SoudekP,TremlováJ,PinkasD,LipavskáH:Strongantioxidantcapa-

cityofhorseradishhairyrootculturesunderarsenicstressindicatesthepossibleuseofArmoracia rusticanaplantsforphytoremediation.EcotoxicologyandEnvironmentalSafety,174,2019:295-304.

/6/CamposNV,AraújoTO,Arcanjo-SilvaS,Freitas-SilvaL,AzevedoAA,Nunes-NesiA:Arsenichyperaccumula-tioninducesmetabolicreprogramminginPityrogramma calomelanostoreduceoxidativestress.PhysiologiaPlantarum,157,2016:135-146

/7/SinghN,MaLQ,VuJC,RajA(2009a)Effectsofarseniconnitratemetabolisminarsenichyperaccumulatingandnon-hyperaccumulatingferns.EnvironmentalPollution157:2300–2305.

/8/DwivediS,MishraA,TripathiP,DaveR,KumarA,SrivastavaS,ChakrabartyD,TrivediPK,AdhikariB,Nor-tonGJ,TripathiRD,NautiyalCS(2012)Arsenicaffectsessentialandnon-essentialaminoacidsdifferentiallyinricegrains:inadequacyofaminoacidsinricebaseddiet.EnvironmentInternational46:16–22.

/9/TripathiP,TripathiRD,SinghRP,DwivediS,ChakrabartyD,TrivediPK,AdhikariB:Arsenitetoleranceinrice(Oryza sativaL.)involvescoordinatedroleofmetabolicpathwaysofthiolsandaminoacids.EnvironmentalScienceandPollutionResearch,20,2013:884-896.

/10/AbbasG,MurtazaB,BibiI,ShahidM,NiaziNK,KhanMI,AmjadM,HussainM,Natasha:Arsenicuptake,toxicity,detoxification,andspeciationinplants:physiological,biochemical,andmolecularaspects.InternationalJour-nalofEnvironmnetalResearchandPublicHealth,15,2018:1-45.

Sponzoři

Název:Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin 2019Editor:Ing.VěraKožnarová,CSc.

Vydavatel:ČeskázemědělskáuniverzitavPrazeÚstavekológielesaSlovenskejakadémievied

Odbornírecenzenti:doc.RNDr.JanNovák,DrSc.;Mgr.JanaŠlégrováTisk:PowerPrintNáklad:80ksPočetstran:190Vydání:první

Rokvydání:2019ISBN:978-80-213-2949-2ČeskázemědělskáuniverzitavPraze

ISBN:978-80-89408-35-1ÚstavekológielesaSlovenskejakadémieviedTextypříspěvkůneprošlyjazykovouúpravou.

Date post:	20-Jan-2021
Category:	Documents
Upload:	others
View:	0 times
Download:	0 times

Influence of Abiotic and Biotic Stresses on Properties of...

Documents